kälte-, klima- und kühltechnik - kälte, klima un… · wilo-planungshandbuch kälte-, klima- und...
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Kälte-, Klima- undKühltechnik
Planungshandbuch
2007
I N H A LT
Grundlagen für die Kälte-, Klima- und Kühltechnik 5
Kennlinien 6
Saugverhalten der Kreiselpumpe 9
Wirkungsgrad der Pumpe 11
Leistungsbedarf der Pumpe 12
Druckverhalten 14
Förderung viskoser (zäher) Medien 15
Geräusche – Luftschall – Körperschall 19
Pumpen als Geräuscherzeuger 19
Luftschall 20
Körperschall und Wasserschall 20
Maßnahmen gegen Geräusche 21
Pumpenzulauf 29
Pumpensumpf 29
Saugleitungen und Saugbehälter 30
Ansaugen 31
Pumpenleistungsregelung 33
Regelungsart ∆p-c 33
Regelungsart ∆p-v 34
Differenzdruck – mengenüberlagert (∆p-q) 34
Regelungsart ∆p-T 35
Betriebsart DDC 35
Erzeugerkreisläufe im Verflüssigerteil 37
Rückkühlwerke / Notkühler 37
Wärmerückgewinnung 38
Erdwärme im Kondensatorkreislauf 39
Erzeugerkreisläufe im Verdampferteil 41
Konstanter Volumenstrom im Verdampferkreislauf 41
Variablen Volumenstrom im Verdampferkreislauf 42
Kaltwasserverbraucher 43
Absicherung von Pumpen und Kältemaschinen 47
Mindestlaufzeit von Kälteerzeugern und Pufferspeicherbetrieb 47
Absicherung der Kältemaschine im Verdampferkreis 49
Absicherung der Kältemaschine im Kondensatorkreis 49
Absicherung von Umwälzpumpen 50
Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007
I N H A LT
Beispiele für die Pumpenauswahl im Kondensatorkreis 57
Brunnensystem 57
Offenes Kühlturmsystem 59
Geschlossenes Kühlturmsystem 61
Wärmerückgewinnung über eine Gebäudebeheizung und Warmwasserbereitung 63
Erdkollektoranlage 65
Erdspießanlage 67
Beispiele für die Pumpenauswahl im Kaltwasserkreis 68
Mengenregelung mit Durchgangsventilen 68
Mengenregelung mit Verteilventil 70
Beimischschaltung zur Temperaturregelung 72
Beispiele für die Pumpenauswahl im Verdampferkreis 74
Verdampferkreislauf mit konstantem Volumenstrom 74
Hydraulischer Entkoppler im Verdampferkreislauf 75
Verdampferkreislauf mit Eisspeicher 76
Verdampferkreislauf mit variablem Volumenstrom 78
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bei der Auswahl von Armaturen 83
Anhang 86
Seminare 98
Informationsmaterial 99
Impressum 103
Grundlagen für die Kälte-, Klima- undKühltechnikInnerhalb von Gebäuden spielt der Transport von Kalt-, Klima- und Kühlflüssigkeiteine wichtige Rolle. So wird Kaltwasser zum Kühlen von Arbeitsmaschinen in derIndustrie und zum Verdampfer in der Gebäudetechnik mit Pumpen gefördert. Klima-anlagen benötigen Fördermedien zum Wärmetransport und nutzen die Umtriebs-kraft von Umwälzpumpen zum schnelleren Austausch und kurzen Regelzeiten. InRückkühlwerken werden Flüssigkeiten mit und ohne Aufbereitung des Mediums zurBewältigung der Aufgaben umgepumpt.
Flüssige Wärmeträger benötigen zum Transport Pumpen und Anlagen, die für dieunterschiedlichen chemischen, physikalischen, mechanischen und finanziellen Anfor-derungen geeignet sind.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 5
Der Inhalt dieser Broschüre soll Menschen, diesich in Ausbildung, Weiterbildung und Um-schulung befinden, eine Wissensgrundlage derAnlagenkonstruktion vermitteln. Unterschiedli-che Gestaltungen und Ausführungen von Anla-gen mit flüssigen Wärmeträgern können direkteAuswirkungen durch lästige Geräuschbildungoder Bauteilversagen hervorrufen. Der Nutzersoll mit einfachen, erklärenden Sätzen, mitZeichnungen und mit Beispielen, eine ausrei-chende Basis für die Praxis erhalten. Auswahl undzweckmäßiger Einsatz von Pumpen mit ihremZubehör in der Kälte-, Klima- und Kühltechniksollen dadurch zur täglich wiederkehrendenSelbstverständlichkeit werden.
Es ist zu berücksichtigen, dass unterschiedlicheNormen (EN, DIN, VDE, ISO, IEC) und Richtlinien (VDI, DVGW, ATV, VDMA) eingehalten undspezielle Aggregate und Techniken ausgewähltwerden. Länderbauverordnungen und Umwelt-schutzrichtlinien etc. stellen zusätzliche Anfor-derungen. Im Grundsätzlichen sind die Forderun-gen in dieser Broschüre berücksichtigt. Da einstetiger Wandel bei der Entwicklung von Anfor-derungen zu beobachten ist, muss tagesaktuellüber zusätzliche Informationskanäle der neuesteStand der Technik in die Anlagenplanung miteinfließen. Dies kann nicht durch den Inhaltdieser Broschüre geleistet werden.
Bitte beachten Sie die weitere Möglichkeit derWissensvertiefung, aufbauend auf dem Ihnennun vorliegenden Planungshandbuch für dieKalt-, Klima- und Kühlanlage, durch unsereDokumentationen und Informationsmaterialien.Wir haben eine Übersicht nach heutigem Standzusammengestellt. Hier finden Sie Unterlagenzum Selbststudium und unser Seminarprogrammmit praxisorientiertem Training.
H1 2
� �H2
Q1
Q2
=
Änderung des Widerstandes quadratisch zum Förderstrom
6 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Rohrnetzkennlinie
Die statischen Anteile bestehen aus dem geo-dätischen, vom Förderstrom unabhängigenAnteil Hgeo und dem Druckhöhenunterschied
zwischen Ein- und Austrittsquerschnitt derAnlage.
Bei offenen Behältern entfällt dieser letzteAnteil. Die dynamischen Anteile bestehen ausdem mit wachsendem Förderstrom quadratischansteigenden Druckhöhenverlust HV und derDifferenz der Geschwindigkeitshöhen
aus Ein- und Austrittsquerschnitt der Anlage.
Abkürzung BeschreibungHA Benötigte Förderhöhe der Anlage
HVL Druckverluste in Rohrleitungen
HVA Druckverluste in Armaturen
Hgeo Geodätische Höhendifferenz(zu überwindende geodätische Höhe)
HGes Gesamthöhenverluste
Abkürzung Beschreibungva Austrittsgeschwindigkeit
ve Eintrittsgeschwindigkeit
pa Austrittsdruck
pe Eintrittsdruck
ρ Mediumsdichte
g Fallbeschleunigung
HV Druckverluste im Rohrnetz
Anlagenkennlinie
Die Anlagenkennlinie zeigt die durch das Systembenötigte Förderhöhe HA an. Sie besteht aus denKomponenten Hgeo, HVL und HVA. Während Hgeo(statisch) unabhängig vom Volumenstrom kon-stant bleibt, steigen HVL und HVA (dynamisch)durch die verschiedenst gearteten Verluste inRohrleitungen, Armaturen und Formstückensowie aufgrund von Temperatureinfluss beding-ten Reibungserhöhungen etc. quadratisch an.
Kennlinien
Förderstrom Q [m3/h]
Hgeo
HGes
HVL + HVA
Anlagenkennlinie
HA
Förd
erhö
he H
[m]
Q [m3/h]
H1
Q1
H2
Q2
H [m
]0 3 41 2
40
50
60
70
80
30
20
10
0
pa - pe
ρ · g
va2 - ve2
2 · g
Förderstrom Q [m3/h]
Anlagenkennlinie HA
Förd
erhö
he H
A d
er A
nlag
e [m
]
statischer Anteil = Hgeo + ρ · gpa - pe
dynamischer Anteil = HV + 2 · gva
2 - ve
2
G R U N D L A G E N
Anlagenkennlinie
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 7
Pumpenkennlinie
Die Förderleistung einer Kreiselpumpe wird durcheine Kennlinie im Q-H-Diagramm angegeben.Darin sind aufgezeichnet der Förderstrom Q in z. B. m3/h und die Förderhöhe H in m der Pumpe.
Der Verlauf der Pumpenkennlinie ist gekrümmtund fällt im Diagramm von links nach rechts mitzunehmendem Förderstrom ab. Die Neigung derKennlinie wird durch die Konstruktion der Pumpeund insbesondere auch durch die Bauform desLaufrades bestimmt. Jede Änderung der Förder-höhe hat stets auch eine Änderung des Förder-stromes zur Folge.
Das Charakteristische an der Pumpenkennlinieist die gegenseitige Abhängigkeit des Förder-stromes und der Förderhöhe.
Großer Förderstrom -̂- geringe Förderhöhe,kleiner Förderstrom -̂- große Förderhöhe.
Obwohl ausschließlich das installierte Rohrlei-tungssystem auf Grund der Eigenwiderständevorgibt, welcher Förderstrom bei gegebenerPumpenleistung gefördert wird, kann die betref-fende Pumpe immer nur einen Betriebspunkt aufihrer Kennlinie einnehmen. Dieser Betriebspunktist der Schnittpunkt der Pumpenkennlinie mitder jeweiligen Rohrnetzkennlinie.
Betriebspunkt
Der Betriebspunkt ist der Schnittpunkt vonAnlagenkennlinie und Pumpenkennlinie. DerBetriebspunkt stellt sich bei Pumpen mit festerDrehzahl selbstständig ein.
Eine Veränderung des Betriebspunktes tritt dannein, wenn z. B. bei einer stationären Pumpstationdie geodätische Förderhöhe zwischen einemMaximal- und einem Minimalwert schwankt.Dadurch verändert sich der gelieferte Volumen-strom der Pumpe, da diese nur Betriebspunkteauf der Pumpenkennlinie einnehmen kann.
Grund für ein Schwanken des Betriebspunkteskönnte u. a. ein unterschiedliches Wasserniveauim Schacht bzw. Behälter sein, da sich hierbei derZulaufdruck zur Pumpe durch das verschiedeneNiveau verändert. Enddruckseitig kann dieseVeränderung auch durch ein Zusetzen der Rohr-leitung (Inkrustierung) bzw. durch eindrosselnder Ventile oder des Verbrauchers begründetsein.
Praktisch kommt in der Anlage bei feststoff-freien, normalviskosen Flüssigkeiten eine Ände-rung der Rohrleitungskennlinie nur durch Ver-größern oder Verkleinern der Widerstände (z. B.Schließen oder Öffnen eines Drosselorgans,Änderung des Rohrleitungsdurchmessers beiUmbau, Inkrustierung usw.) in Frage.
Förderstrom Q [m3/h]
Pumpenkennlinie
Anlagenkennlinie
Schnittpunkt =Betriebspunkt
Förd
erhö
he H
[m]
Die Pumpenförderhöhe iststets so groß wie derDurchflusswiderstand desLeitungssystems.
Pumpenkennlinien
G R U N D L A G E N
Schwankender Wasserstand im Behälter
Förderstrom Q [m3/h]
Hgeo
Max-LevelHgeo
Min-Level
B
A
Förd
erhö
he H
[m]
Anlagenkennlinie 2Pumpenkennlinie
A, B = Betriebspunkte
Anlagenkennlinie 1
Drehzahl und Betriebspunkt
Förderstrom Q [m3/h]
geöffneter Schieber
Schieber weiter gedrosselt
B1
B2
B3
Förd
erhö
he H
[m]
Anlagenkennlinien HA
QH-Linie
B = Betriebspunkt
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8 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Förderstrom Q [m3/h]
H1
H2
Q1Q2
n1
n2
Förd
erhö
he H
[m]
Förderstrom Q [m3/h]
H1
H2
Q1Q2
ø D1
ø D2
Förd
erhö
he H
[m]
Änderung der Drehzahl
Änderung des Laufraddurchmessers
Q1
Q2
n1
n2
=
H1 2
� �H2
n1
n2
=
P1 2
� �P2
n1
n2
=
Q1
Q2
D1
D2
D2 D1� �Q2
Q1
H1 2
� �H2
D1
D2
� D2 D1�H2
H1
D1 D2
Eine Änderung des Betriebspunktes kann beiradialen Laufrädern im Allgemeinen nur durchÄnderung der Drehzahl n oder des Laufraddurch-messers D einer Pumpe erreicht werden.
Förderstrom Q [m3/h]
B1
B2
B3
n1
n2
n3
Förd
erhö
he H
[m]
Anlagenkennlinie HA
QH-Linien
B = Betriebspunktn = Drehzahl
Änderung des Durchflusses
Kennlinie mit Ventilautorität
Für die Betriebskennlinie ist es von Bedeutung,wie groß bei voll geöffnetem Ventil der Druckab-fall am Ventil, bezogen auf den gesamten Druckam zu regelnden Leitungszug, ist. Dieses Ver-hältnis nennt man „Ventilautorität Pv“:
Abkürzung Beschreibungp0 maximaler Pumpendruck
∆pP Druckverlust in der Pumpe
∆pv Druckabfall am Ventil
∆pr Druckabfall im Rest der Anlage
pb Bezugsdruck der Anlage
∆pL Druckverlust im Netz
V̇ Durchfluss
V̇100 Durchfluss bei voll geöffnetem Ventil
PV Ventilautorität
Der letzte Ausdruck ist besonders aus messtech-nischer Sicht praktisch, weil er die Ventilautoritätaus dem Druckabfall am geöffneten (∆pv100) undam geschlossenen Ventil (∆pvo) zu errechnengestattet.
∆pv100
∆pges
∆pv100
∆pv + ∆pr
PV = =∆pv100
∆pv0
=
Ventilautorität
Netzkennlinie
Pumpenkennlinie
V̇ V̇100/
p
0 0,6 0,8 1,00,2 0,4p0
p 0
∆p v1
00∆
p P100
∆p L1
00
∆p v
∆pP
∆pL
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 9
G R U N D L A G E N
Saugverhalten der Kreiselpumpe
Allgemein
Die Ursache der Saugfähigkeit von Pumpen istder auf dem Flüssigkeitsspiegel im Saugbehälterlastende Druck, bei offenem Behälter also der at-mosphärische Luftdruck. Sein Mittelwert beträgtin Meereshöhe pb = 101320 N/m2 (= 1,0132 bar)und entspricht dem Druck einer Wassersäule von10,33 m Höhe bei 4° C. Hiernach müsste der nor-male Luftdruck die Pumpe in die Lage versetzen,Wasser aus einer Tiefe von ca. 10 m fördern zukönnen. Die tatsächlich erreichbare geodätischeSaughöhe HS geo ist jedoch erheblich kleiner. DieGründe dafür sind:
• Flüssigkeiten verdampfen, wenn der von derTemperatur abhängige Dampfdruck pD N/m2
erreicht wird. An der höchsten Stelle der ange-saugten Flüssigkeitssäule kann der Druck alsonur bis auf diesen Wert absinken.
• In der Saugleitung entstehen Druckhöhenver-luste und zwar infolge Geschwindigkeitserzeu-gung – vS
2/2 g [m] –, sowie durch Flüssigkeits-reibung, Richtungs- undQuerschnittsänderungen HVS [m].
Ein weiterer Druckhöhenverlust wird verursachtdurch Reibung und Geschwindigkeitsänderungenbeim Eintritt der Flüssigkeit in die Schaufelkanäle.Zur Vermeidung von Dampfbildung muss dieGesamtenergiehöhe (Statische Druckhöhe plusdie Geschwindigkeitshöhe vS
2/2g) im Eintritts-querschnitt der Pumpe deshalb um einen gewis-sen Betrag größer sein als die Dampfdruckhöheder Förderflüssigkeit. Dieser Energieunterschiedwird mit dem englischen Ausdruck NPSH [m], die Abkürzung von „Net positive suction head“,bezeichnet und ist identisch mit der früher üb-lichen Bezeichnung „Haltedruckhöhe HH“.
Bei Aufstellung der Pumpe über dem Saugwas-serspiegel darf demnach bei waagerechter Welleund offenem Saugbehälter der HöhenunterschiedHS geo nicht größer sein als
mit der Fallbeschleunigung g in m/s2 und derDichte ρ in kg/m3. Ist der Saugbehälter geschlos-sen, so tritt an die Stelle von pb /g · ρ die absoluteDruckhöhe im Behälter (pI + pb)/g · ρ, wobei pIden Überdruck im Behälter bezeichnet. Mit derDruckeinheit bar, der Dichte ρ in kg/dm3 und g = 9,81 m/s2 erhält die Gleichung folgendeallgemein gültige Form:
Bei Unterdruck im Saugbehälter erhält pI einnegatives Vorzeichen.
Erforderliche NPSH (NPSHR)
Der kleinste Wert der NPSH, bei dem die Pumpemit den gegebenen Arbeitsbedingungen (Dreh-zahl, Förderstrom, Förderhöhe, Förderflüssigkeit)dauernd betrieben werden kann, lässt sich ausden Kennlinien der Kataloge entnehmen. Der sodefinierte NPSH wird auch mit NPSHR (NPSHerforderlich) bezeichnet. Er ist keine konstanteGröße, sondern nimmt mit wachsendem Förder-strom stark zu. Vergleicht man Kreiselpumpenmit unterschiedlicher spezifischer Drehzahl, sostellt man fest, dass der NPSH-Wert mit zuneh-mender spezifischer Drehzahl wächst. Die Saug-fähigkeit nimmt also ab. Pumpen mit großerSchnellläufigkeit können deshalb auch bei Kalt-wasser häufig nur geringe Saughöhen überwin-den oder sogar nur mit einer Zulaufhöhe betrie-ben werden. Eine Verbesserung ist möglich durchWahl einer kleineren Betriebsdrehzahl, jedochauf Kosten der Wirtschaftlichkeit.
Vorhandene NPSH (NPSHA)
Für eine bestehende oder geplante Anlage kanndie am Eintrittsquerschnitt der Pumpe verfüg-bare NPSHA bestimmt werden, indem die Glei-chung nach NPSH aufgelöst wird:
Befindet sich der Flüssigkeitsspiegel oberhalbder Pumpe, so wird statt Hs geo die geodätischeZulaufhöhe Hz geo eingesetzt und die Gleichunggeht über in:
• Bei der Projektierung einer Pumpenanlage ist eszu empfehlen, eine Pumpe zu wählen, derenNPSHR mindestens 0,5 m geringer ist als dievorhandene NPSHA.
• An einer in Betrieb befindlichen Pumpe ergibtsich die NPSHA durch Messung des Druckes p1am Saugflansch der Pumpe aus der Gleichung
mit den zuvor angegebenen Einheiten für dieDrücke und die Dichte. Handelt es sich umeinen Unterdruck, wird p1 mit negativemVorzeichen eingesetzt. Die Größe v1 ist diemittlere Strömungsgeschwindigkeit im Ein-trittsquerschnitt A1 der Pumpe, v1 = Q/A1 mit Qin m3/s und A1 in m2.
pb
g · ρ
PD
g · ρHS geo HVS= - - NPSH [m]-
10,2 · (pb + pl - PD)
ρNPSHA HVS= - HS geo [m]-
10,2 · (pb + pl - PD)
ρ 2 · gNPSHA
v12
= + HS geo [m]-
10,2 · (pb + pl - PD)
ρHS geo HVS= - NPSH [m]-
10,2 · (pb + pl - PD)
ρNPSHA HVS= - HS geo [m]+
Einfluss der Mediumtemperatur
Bei Heißwasserförderung spielt die Dampfdruck-höhe eine wesentliche Rolle. Befindet sich eineFlüssigkeit im Siedezustand, ist pI + pb = pD undHs geo wird negativ. Es ist also eine ZulaufhöheHz geo erforderlich. Ferner vereinfacht sich dieGleichung zu
Auch bei Temperaturen die noch unterhalb desSiedezustandes liegen, ist die Saugfähigkeit ver-mindert, sodass auch dann schon eine Zulauf-höhe erforderlich sein kann.
Es sei angenommen, dass eine Pumpe bei einerWassertemperatur von 20 °C eine geodätischeSaughöhe von HS geo = 6 m überwinden kann. Mitsteigender Wassertemperatur, also zunehmen-dem Dampfdruck vermindert sich HS geo undgeht bei einer Wassertemperatur tW � 87 °C ineine Zulaufhöhe über, die bei Erreichung desSiedezustandes den gleichbleibenden Mindest-wert HZ geo = 4 m hat.
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10 Änderungen vorbehalten 08/2006 WILO AG
Einfluss des Luftdrucks
Die Höhe des atmosphärischen Luftdrucks hateine erhebliche Auswirkung auf die Saugfähig-keit. Abgesehen von wetterbedingten Schwan-kungen von ± 5% um den ortsüblichen Mittel-wert, verringert sich der Luftdruck mitzunehmender Höhenlage:
Höhenlage über dem Meeresspiegel 0 500 1000 2000 3000 m
Mittlerer Luftdruck pb 1,013 0,955 0,899 0,794 0,700 bar
NPSHA = HZ geo HVS [m]-
TW °C
m
20-6
-5
-4
-3
-2
-1
4
3
2
1
0
50 60 70 80 90 10030 40
HS
geo
HZ
geo
Einfluss der Medientemperatur auf die Zulaufhöhe
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 08/2006 11
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Das Verhältnis von abgegebener Leistung –hydraulische Pumpenleistung (Förderstrom -xFörderhöhe) – zu aufgenommener Leistung (An-triebsleistung) wird angegeben durch den Pum-penwirkungsgrad. Der Wirkungsgrad verändertsich über den Verlauf der Pumpenkennlinie.
In der Gebäudetechnik findet der Pumpenwir-kungsgrad bei der Beurteilung der Pumpe nur alsindirekte Größe Beachtung. Aus diesem Grundwird in Dokumentationen oftmals auf dieAngabe verzichtet. Ausschlaggebend ist dieLeistungsaufnahme der Pumpe.
Erst bei größeren Aggregaten, z. B. in der Verfah-renstechnik oder im Großanlagenbau, wo einedifferenziertere Betrachtung des Pumpenbetrie-bes erfolgt, sind diese Wirkungsgradangabenzwingend erforderlich.
Der Pumpen-Wirkungsgrad ist definiert:
Bei Wasserförderung im für die Gebäudetechniküblichen Temperaturbereich kann auch folgendeabgewandelte Gleichung benutzt werden.
Da Wirkungsgrad und Leistungsaufnahme direktzusammenhängen, sollte möglichst im Hinblickauf die Betriebskosten ein Betriebspunkt mitgrößter Effizienz ausgewählt werden.
Allgemein befindet sich der Bereich des bestenPumpen-Wirkungsgrades im mittleren Drittel der Pumpenkennlinie. Pumpenauslegungen imersten oder letzten Drittel der Pumpenkennliniebedeuten immer Betrieb im schlechteren Bereichdes Pumpenwirkungsgrades und sollten vermie-den werden. Bei Pumpen, bei denen der An-triebsmotor für den vollen Kennlinienverlaufausgelegt ist, kommt überlagernd hinzu, dassElektromotoren ihre besten Wirkungsgrade nurunter Volllast erreichen, also bei maximal zuläs-sigem Förderstrom. Das bedeutet unter Berück-sichtigung beider Faktoren ein Verschieben desoptimalen Betriebspunktes in den Bereich rechtsvon der Mitte der Kennlinie.
Wirkungsgrad der Pumpe
Förderstrom Q [m3/h]
H
�
Förd
erhö
he H
[m]
Abkürzung Beschreibung EinheitηP Pumpenwirkungsgrad
Q Förderstrom m3/s
H Förderhöhe m
ρ Dichte des Fördermediums g [m/s2] kg/m3
P Leistung des Motors (Wellenleistung) W
g örtliche Fallbeschleunigung m/s2
367 3600 sec geteilt durch 9,8665 = örtliche Fallbeschleunigung
Q · H · ρ · g
PηP =
Q · H
367 · PηP =
Pumpenkennlinie und Wirkungsgradverlauf
Pumpenkennlinie undWirkungsgradverlauf imQ-H-Diagramm
Bei Pumpen der Nassläuferbaureihe, bei denenPumpe und Motor eine in sich gekapselte Einheitbilden, wird statt des bei Trockenläuferpumpenüblichen Pumpenwirkungsgrades ηP derGesamtwirkungsgrad ηPGes angegeben. Gekop-pelt sind sie über den Motorwirkungsgrad ηM.
Ursache für diese differenzierte Darstellungs-form ist die unterschiedliche Bauform beiderPumpenbauarten.
Leistungsbedarf der Pumpe
Für eine exakte Pumpenantriebsauslegung undfür die Betriebskostenermittlung bzw. Wirt-schaftlichkeitsberechnung ist die Kenntnis der indem jeweiligen Betriebspunkt der Pumpe erfor-derlichen Leistung notwendig. Der Leistungsbe-darf oder die Leistungsaufnahme der Pumpe wirddarum ebenfalls wie die hydraulische Förderleis-tung der Pumpe in einem Diagramm dargestellt.
Es zeigt sich die Abhängigkeit der Antriebsleis-tung der Pumpe vom Förderstrom. Bei max.Förderstrom ist auch der max. Leistungsbedarfder Pumpe erreicht. Für diesen Punkt wird derAntriebsmotor der Pumpe ausgelegt, wenn diePumpe über den gesamten Kennlinienverlaufbetrieben wird.
Nassläuferpumpen werden immer mit Motorenbestückt, die den Betrieb über den gesamtenKennlinienverlauf zulassen. Dadurch wird dieTypenzahl verringert, und infolgedessen eineeinfachere Lagerhaltung für Ersatzteile ge-währleistet.
Liegt der errechnete Betriebspunkt für einePumpe (Trockenläuferbauart) z. B. im vorderenBereich der Kennlinie, so kann der Antriebsmotorentsprechend dem zugehörigen Leistungsbedarfkleiner ausgewählt werden. In diesem Fall be-steht jedoch die Gefahr einer Motorüberlastung,wenn der tatsächliche Betriebspunkt bei größe-rem Förderstrom liegt als errechnet (Rohrnetz-kennlinie ist flacher).
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12 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Bei Trockenläuferpumpen kommen eine Vielzahlvon Antriebsmotoren (Normmotoren, Spezial-motoren) zur Anwendung, die sehr unterschied-liche Wirkungsgrade haben, sodass eine indivi-duelle Ermittlung des Gesamtwirkungsgradeserforderlich wird.
Bei Nassläuferpumpen werden grundsätzlichSpezialmotoren eingesetzt, die exakt auf diePumpe abgestimmt sind. Eine Trennung derEinheiten, Motor und Pumpe ist nicht möglich.So liegt der Gesamtwirkungsgrad für jede Pumpeexakt fest.
Die Wirkungsgrade der Motoren für Nassläufer-pumpen sind nicht unmittelbar zu vergleichenmit den Wirkungsgraden der Motoren für Tro-ckenläuferpumpen. Die völlig unterschiedlichenBauarten und Anwendungsgebiete verhindernden Vergleich. Spaltrohrmotoren sind speziell fürden Einsatz in der Gebäudetechnik entwickelt.Die Wasserfüllung im Rotorraum und die metal-lische Trennung (Spaltrohr) zwischen Rotor undWicklung bewirken einen Wirkungsgrad, der biszum Faktor 2 bis 4 niedriger liegt als bei Norm-motoren.
* Variationen abhängig u. a.
von Bauform, Nennweite.
der kleinere Wert gilt im
allgemeinen für Pumpen
mit extrem kleinem Volu-
menstrom und relativ
großer Förderhöhe.
** Grenzwerte von ηGes bzw.
ηPumpe müssen nicht
korrespondieren.
Wirkungsgrade bei Standard-Nassläuferpumpen (Richtwerte)
Pumpen mit Motorleistung P2 ηM ηPumpe* ηGesamt**bis 100 W ca. 15 – ca. 45 % ca. 40 – ca. 65 % ca. 5 – ca. 25 %
100 bis 500 W ca. 45 – ca. 65 % ca. 40 – ca. 70 % ca. 20 – ca. 40 %
500 bis 2500 W ca. 60 – ca. 70 % ca. 30 – ca. 75 % ca. 30 – ca. 50 %
Wirkungsgrade bei Trockenläuferpumpen (Richtwerte)
Pumpen mit Motorleistung P2 ηM ηPumpe* ηGesamt**bis 1,5 kW ca. 75 % ca. 40 – ca. 85 % ca. 30 – ca. 65 %
1,5 bis 7,5 kW ca. 85 % ca. 40 – ca. 85 % ca. 35 – ca. 75 %
7,5 bis 45,0 kW ca. 90 % ca. 40 – ca. 85 % ca. 40 – ca. 80 %
Da jedoch der Spaltrohrmotor gleichzeitig ca. 85 % der Motorwärme an das Fördermedium ab-gibt, ist der Anteil der Verlustwärme sehr gering.
Einen allgemeinen Überblick über Wirkungs-grade von Pumpen gibt die Tabelle oben an.Erkennbar ist, dass der Wirkungsgrad mit zuneh-mender Pumpenleistung besser wird, da Verlusteinnerhalb der Pumpe fast konstant bleiben undsomit im Vergleich zur ansteigenden Gesamt-pumpenleistung einen kleiner werdenden Anteileinnehmen.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 13
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Hydraulische Förderleistung der Pumpe
Strömungsgeschwindigkeit v
Förderstrom Q [m3/h]
Pumpe
B
B
Förd
erhö
he H
[m]
Förderstrom Q [m3/h]
Anlagenkennlinie
Leis
tung
sbed
arf P
[w]
Da in der Praxis immer mit einer Verlagerung desBetriebspunktes zu rechnen ist, sollte die Leis-tung des Antriebmotors einer Trockenläufer-pumpe um ca. 5 bis 20 % höher angesetzt wer-den als es der angenommene Bedarf erfordernwürde.
Für die Betriebskostenberechnung einer Pumpemuss grundsätzlich unterschieden werdenzwischen dem Leistungsbedarf der Pumpe P2,vielfach auch gleichgesetzt mit der installiertenMotorleistung, und der Leistungsaufnahme desAntriebsmotors P1. Letztere Angabe ist Grund-lage der Betriebskostenberechnung. Falls nur derLeistungsbedarf P2 angegeben ist, kann dieserebenfalls verwendet werden, jedoch untergleichzeitiger Berücksichtigung des Motorwir-kungsgrades gemäß nachstehender Gleichung.
Abkürzung BeschreibungP1 Leistungsaufnahme des Antriebs-
motors
P2 Leistungsbedarf an der Pumpenwelle
ηM Motorwirkungsgrad
Die elektrische Leistungsaufnahme P1 wird an-gegeben, wenn Pumpe und Antriebsmotor einein sich gekapselte Einheit bilden, wie bei den sogenannten Nassläuferpumpen. Hier ist es sogarüblich, auf dem Typenschild der Pumpen beideWerte P1 und P2 anzugeben.
Für Aggregate, bei denen Pumpe und Motor überKupplung oder starre Wellenverbindung gekop-pelt sind, also bei den Trockenläuferpumpen,wird die erforderliche Wellenleistung P2 angege-ben. Das ist bei diesen Pumpenbauformen schondeshalb erforderlich, da die unterschiedlichstenMotorausführungen – angefangen beim IEC-Normmotor bis zum Spezialmotor – mit ihrenverschiedenen Leistungsaufnahmen und Wir-kungsgraden an die Pumpe angebaut werden.
Die in den Unterlagen der Pumpenherstellerangegebenen Leistungsaufnahmen der Pumpenbeziehen sich im Bereich der Gebäudetechnikimmer auf das Fördermedium Wasser mit:
Spezifische Dichte ρ = 1000 kg/m3
Kinematische Viskosität ν = 1 mm2/s
Bei Abweichung der spezifischen Dichte ändertsich proportional im gleichen Verhältnis dieLeistungsaufnahme. Geringere spez. Dichte -̂- Kleinere Leistungsauf-nahme P1Höhere spez. Dichte -̂- Höhere Leistungsauf-nahme P1
Das bedeutet für die Praxis, dass Pumpen, die bei hohen Wassertemperaturen und somit ge-ringerer spez. Dichte des Fördermediums betrie-ben werden, normalerweise eine geringereMotorleistung benötigen. Für die in der Gebäu-detechnik anzutreffenden Temperaturen undPumpenleistungen wird diese Korrektur nichtdurchgeführt. Somit verbleibt antriebsseitig einegewisse Motorreserve.
Bei Abweichung der kinematischen Viskosität(durch Beimischung zum Fördermedium nurViskositätsanstieg relevant) ergibt sich ebenfallseine Änderung der Leistungsaufnahme.
Höhere Viskosität -̂- Höhere Leistungsaufnahme
Die Veränderung ist nicht proportional und mussspeziell errechnet werden.
ηM=P1
P2
Druckverhalten
Druckverlauf in Rohrleitungen und Armaturen
Druckverluste sind Minderungen des Druckeszwischen Bauteileingang und -ausgang. Zudiesen Bauteilen gehören Rohrleitungen, Aggre-gate und Armaturen. Die Verluste treten auf-grund von Verwirbelungen und Reibungen auf.Jede Rohrleitung und Armatur hat je nach Mate-rial und Oberflächenrauheit ihren eigenen spezi-fischen Verlustwert. Die Angaben entnehmen Siebitte den Angaben des Herstellers. Eine Über-sicht der von Wilo verwendeten Standardverlusteerhalten Sie im Anhang.
Abkürzung BeschreibungE Erzeuger
V Verbraucher
p0 maximaler Pumpendruck
∆pP Druckverlust in der Pumpe
∆pv Druckabfall am Ventil
∆pr Druckabfall im Rest der Anlage
pb Bezugsdruck der Anlage
∆pL Druckverlust im Netz
Druckstoß
Wird eine durchflossene Rohrleitung plötzlich an einer Stelle abgeschlossen, so kann die darinenthaltene Fluidmasse aufgrund ihrer Massen-trägheit nur mit zeitlicher Verzögerung zur Ruhekommen. Aufgrund dieser „negativen“ Beschleu-nigung der Fluidmasse kommt es zu einer erhöh-ten Krafteinwirkung (F = m · a) auf Rohrwand und Absperrorgan. Derartige Druckstöße müssenbei der Bemessung von Rohrleitungssystemen(Fernrohrleitungen, Kühlwasserkreisläufe etc.)als Maximalbelastung beachtet werden. ZurDämpfung des Druckstoßes werden Windkesseleingebaut.
Besonders gefährdet sind hier Installationen, beidenen die Leitungen nicht stetig fallend bzw.steigend verlegt sind. Da in den Hochpunkten dieWassersäule abreißen kann (Vakuumbildung)bzw. beim Zusammentreffen der Wassersäulenein erhöhter Druck entsteht, können Leitungenzerplatzen.
Die Druckzunahme bei einem plötzlichenSchließen einer Durchflussarmatur ist verein-facht:
∆p = ρ · V̇· �
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14 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Druckverlaufsdiagramm
L
VE
∆pL6
∆pL6 p0-∆pp∆pv
∆pL5
∆pL5
∆pL4
∆pL4
∆pL3
∆pp
∆pL3
∆pL1
∆pL1
∆pL2
∆pL2
p
pb
p0∆pv
Abkürzung Beschreibung Einheita Beschleunigung m/s2
� Geschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit für Wasser ~ 1.400 m/s) m/s
ρ Dichte kg/m3
m Masse kg
F Kraft N
V̇ Volumenstrom m3/h
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 15
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Förderung viskoser (zäher) Medien
Die Darstellung von Pumpenleistungsdaten imQ-H-Diagramm beziehen sich ebenso wie dieBerechnung der Anlagen-Kennlinie üblicherweiseauf das Fördermedium Wasser mit einer kinema-tischen Viskosität (Zähigkeit) von ν = 1 mm2/s.
Bei Fördermedien mit anderer Viskosität undDichte ändern sich die Pumpendaten. Die kor-rekterweise auch bei Heißwasser-Förderunganstehende Datenkorrektur kann in der Gebäu-detechnik vernachlässigt werden. Erst bei gra-vierender Veränderung (ab 10 % Volumenanteil)des Fördermediums Wasser durch Verwendungvon Zusatzmitteln wie Glykol o. ä., muss eineÜberprüfung erfolgen. Hierbei ist zu beachten,dass die Planung von Pumpenanlagen und somitdie Ermittlung der Pumpendaten Q, H, P für dieFörderung von Flüssigkeiten höherer Viskositätin zwei Abschnitte zerfällt.
Änderung der Anlagen-Kennlinie
Eine Korrektur der Anlagen-Kennlinie bzw. derCharakteristik von bestehenden, für Wasserför-derung berechneten Anlagen auf den Betrieb mitFlüssigkeiten anderer Viskosität und Dichte mussunter Berücksichtigung der sich änderndenStrömungscharakteristiken erfolgen. DieseKorrekturwerte können nicht vom Pumpenher-steller angegeben werden.Die neue Anlagen-Kennlinie ist mit Hilfe dereinschlägigen strömungstechnischen Fachlitera-tur bzw. der Angaben der Armaturenhersteller zuermitteln.
Änderung der Pumpencharakteristik
Ähnlich wie in der Anlage ergeben sich auch inder Pumpe durch die geänderten Eigenschaftendes Mediums Einflüsse auf Reibungsmomenteund innere Strömungsverhältnisse, die in ihrerSumme zu einer abweichenden Pumpen-Kenn-linie führen. Auch die elektrische Leistungsauf-nahme des Pumpenaggregats wird beeinflusst.Da Einzelmessungen aller Pumpen für die vielenmöglichen Betriebsmedien vom Aufwand herundurchführbar sind, wurden verschiedene Um-rechnungsverfahren (Hydraulic Institute, Pum-penhersteller etc.) entwickelt. Die Verfahrenhaben dabei begrenzte Genauigkeit und unter-liegen bestimmten Einschränkungen.
HinweiseDas angeführte Verfahren ist ausreichend genauzur Förderleistungsbestimmung für Wilo-Verschraubungs- und -Flanschpumpen unterEinhaltung folgender Grundbedingungen:
• Es darf nur für homogene Newton´sche Flüs-sigkeiten verwendet werden. Bei schlammigen,gelatineartigen, faserstoffhaltigen und andereninhomogenen Flüssigkeiten ergeben sich starkstreuende Ergebnisse.
Veränderung der Förderleis-tung durch höhere Mediums-viskosität
Veränderung des Wirkungs-grades durch höhere Medi-umsviskosität
Veränderung der Motorleis-tung durch höhere Mediums-viskosität
Musterkurve für mögliche Veränderungen bei einer Umwälzpumpe
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Förderstrom Q [m3/h]
η ges [
-] 0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
Förderstrom Q [m3/h]
P 1 [W
] 300
250
200
150
100
50
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
• Es darf nur angewendet werden, wenn ein vollausreichender Anlagen-Haltedruckwert(NPSHA) vorhanden ist.
Die zur Ermittlung vorzugebenden Werte sind:
1. Betriebstemperatur t [°C] des Mediums an derPumpe.
2. Dichte ρ [kg/m3] des Mediums bei geringsterangegebener Betriebstemperatur.
3. Kinematische Viskosität ν [cSt oder mm2/s]des Mediums bei geringster angegebenerBetriebstemperatur.
4.Erforderlicher Volumenstrom des Mediums Qvis [m2/h].
5. Erforderliche Förderhöhe des MediumsHvis [m].
Anweisungen zur vorläufigen Auswahl einer Pumpe bei Vorgabe der Förderhöhe, der Durchflussgeschwindigkeit und derViskositätsbedingungen
Wenn die gewünschte Durchflussgeschwindig-keit und Förderhöhe für das Fördermedium sowiedie Viskosität und die relative Dichte bei einerbestimmten Pumptemperatur vorgegeben sind,werden die folgenden Gleichungen verwendet,um die ungefähre äquivalente Leistung mitWasser herauszufinden und die Antriebsleistungder Pumpe für viskose Fördermedien einzuschät-zen. Bitte beachten Sie, dass die Ergebnisseweniger genau sind, wenn Sie zur Bestimmungder benötigten Wasserleistung anstatt mit einerbekannten Wasserleistung mit den viskosenBedingungen beginnen, außer wenn es sich umWiederholungen handelt.
Schritt 1Berechnen Sie Parameter B mit den vorgegebe-nen metrischen Einheiten Qvis in m3/h, Hvis in mund Vvis in cSt mit Hilfe von Gleichung:
Wenn 1,0 < B < 40, gehen Sie zu Schritt 2.
Wenn B <_ 1,0, setzen Sie CH = 1,0 und CQ = 1,0und gehen Sie gleich zu Schritt 4.
Schritt 2Berechnen Sie die Korrekturfaktoren für denFörderstrom (CQ) und die Förderhöhe (CH). Diesebeiden Korrekturfaktoren sind bei einer vorge-gebenen Durchflussgeschwindigkeit ungefährgleich, wenn sie vom energieoptimalen Arbeits-punkt des Förderstroms mit Wasser abgeleitetwerden. QBEP-W Referenzgleichung:
Schritt 3Berechnen Sie für die ungefähre Wasserleistungdie Durchflussgeschwindigkeit und die Förder-höhe von Wasser:
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16 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
(Vvis)0,50
(Qvis)0,25 · (Hvis)0,125B = 280 ·
(2,71)-0,165 · (log B)3,15CQ CH
Qvis
CQ
QW =
Hvis
CH
HW =
Schritt 4Wählen Sie eine Pumpe mit einer Wasserleistungvon QW und HW.
Schritt 5Berechnen Sie den Korrekturfaktor für denWirkungsgrad (Cη) und den entsprechendenWert für den Pumpenwirkungsgrad mit viskosenFlüssigkeiten (ηvis). Gleichung:
Für 1,0 < B < 40: Cη = B-(0.0547 α B0.69)
Schritt 6Berechnen Sie die ungefähre viskose Eingangs-leistung der Pumpenwelle. Für die Durchfluss-geschwindigkeit in m3/h, die Gesamtförderhöhein m und die Eingangsleistung der Welle in kWverwenden Sie folgende Gleichung:
ηvis = Cη · ηW
Qvis · Hvis-tot
· s
367 · ηvis Pvis =
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 17
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Erforderliche NPSHRvis
Die Viskosität des Fördermediums hat einenzweifachen Einfluss auf den NPSHR-Wert. Mitsteigender Viskosität vermehrt sich die Reibung,was wiederum zu einem Anstieg des NPSHR-Werts führt. Gleichzeitig führt eine höhereViskosität zu einer Abnahme der Diffusion vonLuft- und Dampfpartikeln in der Flüssigkeit.Somit wird die Blasenbildung verlangsamt und esentsteht auch ein thermodynamischer Effekt,der zu einer leichten Verminderung des NPSHR-Werts führt.
Der Effekt der Viskosität auf den NPSHR-Wert ist im Wesentlichen eine Funktion der Reynolds-Zahl. Allerdings kann dieser Effekt nicht anhandeiner einzigen Relation für alle unterschiedlichenPumpenkonstruktionen und Modelle ausgedrücktwerden. Als allgemeine Regel gilt: Pumpen mitgrößeren Abmessungen und gleichmäßigen undweiten Einlassöffnungen des Laufrads sind weni-ger anfällig bei Veränderungen der Viskosität desFördermediums.
In der Flüssigkeit gelöstes Gas und vom Förder-medium in Form von dispergierten Blasen mitge-rissenes Gas beeinträchtigen den NPSHR-Wertauf andere Weise als große Gasblasen. Wenn dieFließgeschwindigkeit an der Einlassöffnung derPumpe hoch genug ist, werden kleine Mengenmitgerissenen Gases nicht separiert und habenfür gewöhnlich keine oder nur geringe Auswir-kungen auf den NPSHR-Wert. Sind allerdingsgrößere Gasansammlungen vorhanden, hat daserhebliche Auswirkungen auf die Saugleistungder Pumpe. Dann verändern die NPSHR-Kennli-nien der Gesamtförderhöhe ihre Form von einemgut definierten „Knie” zu einem sich stufenweiseabschrägenden Gefälle der Förderhöhe. Dadurcherhöht sich der Punkt des Förderhöhenverlustsvon 3 %, mit anderen Worten: Der NPSHR-Werterhöht sich.
Die nachstehenden Gleichungen werden zurBerechnung des Korrekturfaktors zur Anpassungdes NPSHR-Werts für die Wasserleistung derPumpe verwendet, basierend auf einem stan-dardmäßigen Förderhöhenabfall von 3 % an denNPSHRvis -Wert mit der entsprechenden visko-sen Flüssigkeit:
A = 0,5 bei seitlichem AnsaugstutzenA = 0,1 bei axialem Einlauf
Umrechnung auf neue Förderdaten durch EDV-Unterstützung
Für die Umrechnung von Wasser auf andere Viskositäten ist die Verwendung des Wilo-Select-Programms sehr zu empfehlen. Mittelsder hinterlegten Daten wird eine relativ genaueUmrechnung erfolgen. Es ist jedoch zu beach-ten, dass die bekannten Rechenverfahren nachISO/TR 17766 und dem Hydraulic Institute etc.mit einer Toleranz behaftet sind. Genaue Anga-ben können nur durch eine Einzelprüfung vonPumpen mit dem tatsächlichen Fördermediumbei konkreten Betriebsbedingungen ermitteltwerden. Hierfür ist eine gesonderte Auftragser-teilung an den Pumpenhersteller erforderlich.
� NPSHRBEP-W
(QBEP-W)0,667 · N1,33CNPSH = −
1
CH
1 + A · · 274 000 ·1�� � ��
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 19
Geräusche – Luftschall – KörperschallZur Verhinderung bzw. Reduzierung möglicher Störgeräusche erfor-dert der Pumpenbetrieb in gebäudetechnischen Anlagen besondereAufmerksamkeit bei der Auswahl der geeigneten Pumpe bzw. beiPlanung und Ausführung der Installation.
Pumpen als Geräuscherzeuger
Dass Pumpen Schall abstrahlen, ist unvermeid-lich. Wilo als Hersteller setzt aber alles daran,möglichst leise Pumpen zu liefern.
In haustechnischen Anlagen sind ganz überwie-gend Kreiselpumpen eingesetzt. Das von ihnenabgestrahlte Geräusch kann im wesentlichen indie folgenden Hauptgruppen unterteilt werden:
Gerade in Wohngebäuden spielt im Zuge derKomfortansprüche das Problem Geräuschredu-zierung besonders während der Nachtstundeneine wesentliche Rolle.
Für den zulässigen Wert der Geräuschpegel inAufenthaltsräumen sind u. a. folgende Vorschrif-ten zu beachten:
• DIN 4109, Schallschutz im Hochbau • VDI 2062, Schwingungsisolierung• VDI 2715, Lärmminderung an Warm- und
Heißwasserheizungsanlagen• VDI 3733, Geräusche bei Rohrleitungen• VDI 3743, Emmissionskennwerte von Pumpen
StrömungsgeräuschDie Strömungsgeräusche haben verschiedeneUrsachen. Durch Turbulenz und Reibung derWasserteilchen an der Oberfläche der durch-strömten Teile entsteht ein Geräusch mit einemgroßen Frequenzbereich, das als Rauschenwahrgenommen wird.
Reibungsvorgänge verursachen außerdem in derGrenzschicht eine ungleiche Geschwindigkeits-verteilung, die wechselnde Ablösung der Strö-mung mit nachfolgender Wirbelbildung zur Folgehaben kann. Diese periodische Wirbelablösungbewirkt einen mehr oder weniger ausgeprägtenEinzelton.
Ferner schwankt die Geschwindigkeit der Strö-mung nach Verlassen des Laufrads. Diese Un-gleichförmigkeiten führen in den nachgeschal-teten Leiteinrichtungen zur Entstehung vonGeräuschen. Da die Frequenz dieser Geräusch-anteile von der Pumpendrehzahl und der Schau-felzahl abhängt, spricht man von der Schaufel-frequenz der Pumpe.
KavitationsgeräuschDie Kavitationsgeräusche in einer Pumpe entste-hen durch die Bildung und das schlagartigeZusammenfallen von Dampfblasen in dem strö-menden Wasser.
Geräusch durch MassenkräfteSchwingungen, angeregt durch Massenkräfte,die zu Geräuschen führen, sind auf Unwuchtenan rotierenden Teilen (Laufrad, Welle, Kupplungusw.) zurückzuführen. Die Unwucht entstehtdurch die trotz modernster Auswuchttechnikwechselnden Lagerkräfte, Fertigungsungenauig-keiten oder durch Werkstoffabtragungen oderAnlagerungen. Die Frequenz von Unwucht-schwingungen ist immer gleich der Drehzahl-frequenz der rotierenden Teile.
Geräusch durch Reibung an Lager- und DichtsteIlenSchwingungen, angeregt durch Reibung anLager- und DichtsteIlen, die zu Geräuschenführen, sind bei einwandfrei arbeitendenPumpen von untergeordneter Bedeutung.
Geräusch des ElektromotorsPumpen werden in haustechnischen Anlagen inaller Regel durch Elektromotoren angetrieben.Das vom Elektromotor abgestrahlte Geräuschgehört nur bei Blockbauweise von Pumpe undElektromotor zum Pumpengeräusch. Im Elektro-motor werden durch elektromagnetische Vor-gänge Töne bei der doppelten Netzfrequenz (100 Hz) und abhängig von der Polzahl vorwie-gend zwischen 600 und 1200 Hz verursacht. Von dem Lüfter des Motors geht, ähnlich wie bei der Pumpe, ein Rauschen mit einem großenFrequenzbereich aus, dem als Einzelton dieSchaufelfrequenz des Lüfters überlagert ist.
Sonstige GeräuscheAuftreten können ferner Rollgeräusche vonWälzlagern sowie Pfeiftöne an trocken laufendenStopfbuchsen und Gleitringdichtungen.
Luftschall
Der von der Pumpe direkt abgestrahlte Luftschallist im Heizungsraum wahrnehmbar. Er ist aberbereits in benachbarten Aufenthaltsräumendann ohne Bedeutung, wenn Decken und Wändedes Betriebsraumes nach DIN 4109 gebaut wur-den. Bei dem üblichen Schalldämm-Maß kannzur Beurteilung von zulässigen Luftschallpegelnnebenstehendes Bild herangezogen werden.
Überschreitet das Oktavspektrum der Umwälz-pumpe bei keiner Frequenz die Grenzlinie, sobleibt das durch Luftschall übertragene Geräuschin den Aufenthaltsräumen auch unter dem Wert30 dB.
Körperschall und Wasserschall
Ganz andere Verhältnisse können durch dieÜbertragung von Körper- und Wasserschallentstehen. Falls sich Pumpengeräusche außer-halb des Aufstellungsraumes bemerkbarmachen, ist das mit großer Wahrscheinlichkeitauf die Übertragung über den Baukörper vonKörper- und/oder Wasserschall entlang derRohrleitung zurückzuführen. Entlang der Rohr-leitung breitet sich Wasserschall über die Was-sersäule und Körperschall über die Rohrwand imRohrnetz aus. Die Praxis zeigt, dass meistensbeides zusammen vorkommt.
Körper- und Wasserschall sind nicht direkt mitdem Ohr wahrnehmbar. Erst wenn der Wasser-schall die Rohrwand und diese die umgebendeLuft zu Schwingungen anregt, entsteht hörbarerLuftschall.
Diese als günstig zu wertende Eigenschaft,direkt nicht wahrnehmbar zu sein, wird mehr alsausgeglichen durch die ungünstige Eigenschaftder nahezu verlustlosen Fortleitung über dasRohrleitungssystem. Rohrleitungen eignen sichwegen ihrer Elastizität sehr gut zum Weiterleitenvon Schwingungen und bilden somit ein idealesÜbertragungssystem für Geräusche. Im Fall vonResonanz wird das Geräusch nicht nur weiterge-leitet, sondern sogar verstärkt. Wie alle elasti-schen Körper, haben auch Rohrleitungen sogenannte Eigenfrequenzen, die von verschiede-nen Einflussgrößen abhängig sind. Stimmtzufällig eine dieser Eigenfrequenzen der Rohrlei-tung mit einer von der Umwälzpumpe ausgehen-
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20 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Grenzlinie für das Oktavspektrum
Hz
dB 90
80
70
60
50
40125 250 500 1000 2000 4000
Grenzlinie
den Erregerfrequenz überein, stellt sich Reso-nanz ein. Dabei genügt eine sehr kleine Erre-gungsenergie, um die Rohrleitung in starkeSchwingungen zu versetzen. Das ist gleichbe-deutend mit starker Geräuschentwicklung.Schwingungsuntersuchungen haben gezeigt,dass in ausgeführten Anlagen in dem interessie-renden Frequenzbereich zwischen 50 und 1000Hz Eigenfrequenzen in großer Anzahl vorkom-men können. Damit ist immer die Möglichkeitvon Resonanzerscheinungen gegeben. EineVorausberechnung von Rohrleitungseigenfre-quenzen ist wegen der verwickelten Zusammen-hänge nicht möglich.
Bei Störungen im Wohnbereich, die durch Geräu-sche haustechnischer Anlagen entstehen, bildetdie Fortleitung von Körper- und Wasserschallüber das Rohrleitungsnetz die Hauptschwierig-keit. Deshalb müssen Maßnahmen ergriffenwerden, um die ungehinderte Fortleitung vonKörper- und Wasserschall zu unterbinden. DieVDI-Richtlinie 2715 liefert dazu einige beach-tenswerte Hinweise.
Schallübertragung über den BaukörperSteht eine Pumpe mit dem Baukörper direkt inVerbindung, so kann dieser zu Schwingungenangeregt werden. Ferner können über Rohrhal-terungen Schwingungen in Wände und Deckeneingeleitet werden.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 21
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Maßnahmen gegen Geräusche
Eine wesentliche Voraussetzung für einen wirk-samen und sinnvollen Schutz in bewohntenRäumen in Gebäuden gegen Geräusche vonPumpen, die in haustechnischen Anlagen einge-baut sind, besteht im Zusammenwirken aller ander Erstellung der Gebäude Beteiligten. An dieArchitekten und Planer richtet sich die Forde-rung, die Grundrisse so zu wählen, dass günstigeakustische Verhältnisse erzielt werden. So soll-ten Räume oder Bauteile mit geräuscherzeugen-den Einrichtungen, wie haustechnische Anlagen,möglichst weit vom Aufenthaltsbereich derMenschen entfernt angeordnet werden.
Das Betriebsverhalten der Pumpe wird durch dieangeschlossenen Rohrleitungen und sonstigenAnlagenteile beeinflusst; das hat auch Auswir-kungen auf die Schallübertragung. Die Zusam-menhänge sind sehr vielfältig, sodass keine ein-fachen Regeln aufgestellt werden können, beideren Anwendung mit Sicherheit Geräuscheausgeschlossen werden könnten.
Folgende Punkte sollten jedoch bei der Auswahlder Pumpe immer beachtet werden:• Pumpen sollen möglichst im Punkt des besten
Wirkungsgrades betrieben werden.• Diese Forderung kann am besten dadurch
erfüllt werden, dass bei der Druckverlustbe-rechnung keine übertriebenen Sicherheitszu-schläge gemacht werden.
Gesichtspunkte zur Bestimmung und Auswahl von Pumpen
Pumpen sollten im Punkt des besten Wirkungs-grads betrieben werden, weil dann außer größterWirtschaftlichkeit in der Regel auch im Geräusch-verhalten das Optimum erreicht wird. Dann kannvielfach auf zusätzliche geräuschminderndeMaßnahmen verzichtet werden. Häufig werdenaber bei der Auslegung von Pumpen für einehaustechnische Anlage für den Anlagenwider-stand viel zu große Sicherheitszuschläge ge-macht. Das führt dazu, dass eine unnötig großePumpe ausgewählt wird, die dann nicht im Punktdes besten Wirkungsgrads betrieben wird. Erfah-rungsgemäß beruht ein Großteil der Geräusch-beanstandungen auf diesem Fehler. Für die Aus-wahl der geeigneten Pumpe ist wichtig, dassPumpen mit niedrigen Drehzahlen im allgemei-nen ein günstigeres Geräuschverhalten zeigen.
StrömungsgeschwindigkeitenZu beachten ist, dass die Rohrleitungs-Nenn-weite in der Regel gleich oder größer ist als dieAnschlussnennweite der Pumpe.
Erforderliche Querschnittsveränderungen sindströmungsgerecht und zentrisch auszuführen.
Die unten stehende Tabelle enthält nennweiten-bezogene Empfehlungen für Strömungsge-schwindigkeiten im Anschlussstutzen derPumpe, die zur Vermeidung von Geräuschennicht überschritten werden sollten.
Die Rohrleitung auf der Pumpeneintrittsseite sollauf einer Länge von wenigstens 5 · d gerade ver-laufen, um günstige hydraulische Bedingungenam Laufradeintritt zu schaffen.
Anschlussnennweite DN Strömungsgeschwindigkeit v
Ø mm m/s
In GebäudeinstallationenBis 1 1/4 bzw. DN 32 bis 1,2
DN 40 und DN 50 bis 1,5
DN 65 und DN 80 bis 1,8
DN 100 und größer bis 2,0
Fernleitungen 2,5 bis max. 3,5
r5d min
d s
r � 2,5 · (d · 2s)
Maßnahmen zur Vermeidung von Strömungs-geräuschen durch Rohrleitungsführung
Bei der Entwicklung von Strömungsgeräuschenin einem System aus Pumpe und Rohrleitungspielen die Rohrleitungsführung und die Strö-mungsgeschwindigkeit eine bedeutsame Rolle.
Maßnahmen gegen Wasser- und Körperschallausbreitung über Rohrleitungen
Die Einleitung von Wasser- und Körperschall indie Rohrleitungen lässt sich durch besondereDämmungsmaßnahmen an der Pumpe zu denRohrleitungen vermindern. Eine nennenswerteschallreflektierende Wirkung von Rohrleitungs-umlenkungen ist bei den in der Haustechniküblichen Wellenlängen des Wasserschalls undden Abmessungen der Rohrleitungen nicht zuerwarten.
Bei den Dämmmaßnahmen ist darauf zu achten,dass die Betriebssicherheit der Pumpe nichtbeeinträchtigt wird, d. h. es müssen funktions-sichere Dämmelemente ausgewählt werden. Als Dämmelemente kommen folgende Kompen-satoren in Frage:
• Kompensatoren mit Längenbegrenzung ohneelastische Elemente (Lateralkompensatoren)
• Kompensatoren mit Längenbegrenzung mitelastischen Elementen sowie auch Gummi-Metallflanschen
• Kompensatoren ohne Längenbegrenzung
Bei Kompensatoren mit Längenbegrenzung ohneelastische Elemente wirken keine zusätzlichenRohrleitungskräfte auf die Pumpenstutzen, dafürhaben diese Kompensatoren nur eine geringeDämmwirkung. Kompensatoren ohne Längen-begrenzung haben die größte Dämmwirkung, bei ihnen wirken aber gleichzeitig die größtenzusätzlichen Rohrleitungskräfte. Die Rohrlei-tungskräfte können bei einer Pumpe mit Nenn-weite 100 und Nenndruck 10 theoretisch 16000 Nerreichen. In der Praxis wirken wegen der be-grenzten Elastizität der Kompensatoren jedochnur Rohrleitungskräfte bis zur Hälfte diesesWerts. Welche Stutzenkräfte zulässig sind, dazukann derzeit keine allgemein gültige Angabegemacht werden.
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22 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Bei Verringerung des Rohrquerschnitts sindplötzliche Querschnittsänderungen zu vermei-den. Das ist durch konische Übergangsstückemöglich. Ist mit der Bildung von Lufttaschen zurechnen, sind exzentrische Übergangsstückevorzusehen.
großerKrümmungsradius
Exzentrisches, konisches Übergangsstück
Rohrabstützung,Rohrleitungskräfte auf denEintrittsstutzen vermeiden
Rohrabstützung
Absperrschieber
5d
min
5d min
5d
min
Armaturen sollen in der Rohrleitung nichtunmittelbar nach dem Pumpenstutzen einge-baut werden, insbesondere nicht auf derPumpeneintrittsseite. Auch hier wirkt sich einMindestabstand von 5 · d günstig auf dieGeräuschentstehung aus.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 23
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Kompensator ohne Längenbegrenzung
Kompensator mit Längenbe-grenzung ohne elastische Ele-mente (Lateralkompensator)
Kompensator mit Längenbe-grenzung mit elastischenElementen
Kompensatoren
Elastische Elemente
Längenbegrenzer
Der Kompensator mit elastischen Längenbe-grenzern ist in vielen Anwendungsfällen der„vernünftige“ Kompromiss zwischen Geräusch-dämmung und Stutzenkräften. Bei der Anwen-dung von Dämmelementen ist deren begrenzteLebensdauer und Empfindlichkeit gegen Heiß-wasser zu beachten.
Die Wirksamkeit der Dämmmaßnahmen ist inBildern auf Seite 24 dargestellt, das Oszillo-gramme von Körperschallmessungen an der voneiner Heizungsumwälzpumpe zu Schwingungenangeregten Rohrleitung zeigt. Abgebildet sindfür drei verschiedene Fälle der KörperschaII, undzwar das ungefilterte Messsignal und die heraus-gefilterten tieffrequenten und hochfrequentenAnteile, d. h. ihre Schaufelfrequenz von 150 Hz(4-poliger Elektromotor, Laufrad mit sechsSchaufeln) bzw. die elektromagnetische Fre-quenz von 600 Hz.
Im ersten Fall ist der Zustand bei starr mit derRohrleitung verbundener Pumpe dargestellt. Imzweiten Fall ist der Zustand nach Einbau vonGummi-Metall-Rohrverbindern auf der Eintritts-und Austrittsseite gezeigt. Wie ersichtlich, sinddie hochfrequenten Anteile erheblich verringert.Durch den Einbau von Gummi-Kompensatoren(dritter Fall) haben außer den hochfrequentenauch die tieffrequenten Anteile stark abgenom-men.
Welche der im Fall 2 und 3 gezeigten Maßnah-men zur Dämmung im Einzellfall angebracht ist,hängt von der Frequenz des vorherrschendenTeilgeräuschs der Anlage ab.
Die am Beispiel der Pumpen der Inline-Bauweisebeschriebenen Dämpfungsmaßnahmen könnensinngemäß auch für auf dem Fußboden aufge-stellte Pumpen angewendet werden.
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24 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Körperschall-Messstelle
Körperschall-Messstelle
Körperschall-Messstelle
Abstützvorrichtung mit Gummi-Metallelement
Kompensatoren
Fall 1 Starrer Einbau, keine Dämmwirkung
Fall 2 Mit Gummi-Metall-Rohrver-bindern werden nur diehochfrequenten (600 Hz)Anteile vermindert
Fall 3Mit Gummi-Kompensatorenwerden sowohl die hoch-frequenten (600 Hz) als auchdie tieffrequenten (150 Hz)Anteile vermindert.
Legende:oben: Gesamtmesssignalmitte: tieffrequente Anteile (150 Hz)unten: hochfrequente Anteile (600 Hz)
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Maßnahmen gegen Körperschallübertragungauf den Baukörper
Bei Aufstellung der Pumpen auf dem Fußbodenist zur Unterbindung von Körperschallübertra-gung zusätzlich zur Schwingungsisolierunggegen Rohrleitungen oft auch die Lagerungmittels elastischer Elemente zwischen Grund-platte und Fußboden erforderlich. Dadurch wirddie Übertragung von Schwingungen auf denBaukörper verhindert. Werden Pumpen aufGeschossdecken aufgestellt, ist die elastischeLagerung unbedingt zu empfehlen. BesondereSorgfalt ist bei Pumpen mit veränderlicher Dreh-zahl erforderlich.
Die elastischen Elemente sind nach der niedrigs-ten Erregerfrequenz (das ist meistens die Dreh-zahl) auszuwählen. Ihre Federsteife muss um sokleiner sein, je niedriger die Drehzahl ist. Imallgemeinen können bei einer Drehzahl von 3000min-1 und mehr Natur-Korkplatten, bei einerDrehzahl zwischen 1000 und 3000 min-1 Gummi-Metallelemente und bei einer Drehzahl unter1000 min-1 Spiralfedern verwendet werden. BeiAufstellung der Pumpen auf Kellerböden genü-gen vielfach Platten aus Natur-Kork, Mineral-wolle oder Gummi als elastische Unterlage.
Im Bild wird gezeigt, wie die Schwingungsdämp-fung eines Pumpenaggregats auszuführen ist.Die Dämmwirkung hängt von der Eigenfrequenzdes elastisch gelagerten Pumpenaggregats ab.Vereinfacht bestimmt sich die Eigenfrequenz ausGewicht des Pumpenaggregats und der Feder-steife der elastischen Elemente.
Rohr
leit
ungs
-Fe
stpu
nkt
Rohrleitungs-Festpunkt
Betonfundament als Beruhigungsmasse
Federelemente mit Dübeln befestigt oder aufgeklebt
Die Eigenfrequenz fO des Systems ist im untenstehenden Diagramm zu sehen.
Eigenfrequenz f0 [Hz]
Einf
eder
ung
unte
r sta
tisc
her L
ast ∆
l [m
m]
180
160
140
120
100
80
60
40
20
01 2 3 4 5 6 7 8 9 10
200
f0 [Hz]16
∆l mm
Um eine gute Dämmwirkung zu erzielen, mussdie Systemeigenfrequenz f0 wesentlich unter dervon der Pumpe ausgehenden Erregerfrequenz ferrliegen.
Bei Pumpen mit nicht ausgeglichenen Massen-kräften kann durch Erhöhung der Fundament-masse eine Verringerung der Schwingungsaus-schläge erreicht werden.
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26 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Es ist bei der Ausführung der elastischen Lage-rung darauf zu achten, dass keine Schallbrückenentstehen. So ist auch das Überbrücken derelastischen Unterlage durch Putz oder Fliesen zu vermeiden. Jede Beeinträchtigung der Bewe-gungsfreiheit des Pumpenaggregats macht dieDämmwirkung zunichte oder setzt sie zumindeststark herab.
Beim Verlegen der Rohrleitungen ist darauf zuachten, dass an keiner Stelle eine feste, starreVerbindung mit dem Baukörper entsteht. DieRohrbefestigungen sollen körperschallgedämmtgestaltet werden. Hierauf ist vor allem auch beimVerlegen von Rohrleitungen unter Putz zu ach-ten. Geeignete vorgefertigte Befestigungsteilewerden im Fachhandel angeboten.
Besondere Aufmerksamkeit ist auf die Rohr-durchführungen durch Wände und Decken zuverwenden. Auch hierfür gibt es im Fachhandelvorgefertigte Manschetten, die alle Anforderun-gen an eine gute Körperschallisolierung erfüllen.
Köperschallgedämmte Rohrdurchführung
Die Körperschallisolierung der Rohrleitungengegen den Baukörper muss mit großer Sorgfaltdurchgeführt werden, denn jede Nachlässigkeit,auch an nur einer Stelle, macht den gesamtenDämmungungsaufwand zunichte.
Rohraufhängung
S = Schwingungsdämpfung
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G E R Ä U S C H E – L U F T S C H A L L – K Ö R P E R S C H A L L
Druck am Saugstutzen der Pumpe
Ein ausreichender Druck am Saugstutzen derPumpe soll Kavitation am Laufrad verhindern. AlsKavitation bezeichnet man die Bildung und dasschlagartige Zusammenfallen von Dampfblasen.Die Dampfblasen bilden sich an Stellen, an denender Druck der strömenden Flüssigkeit soweit ab-sinkt, bis er den Wert des Dampfdruckes erreicht,den die Flüssigkeit bei der vorherrschendenTemperatur hat. Die Dampfblasen werden vonder Strömung mitgenommen und sie fallen zu-sammen, wenn auf dem weiteren Strömungswegder Druck wieder über den Dampfdruck ansteigt.
Kavitation muss vermieden werden, weil sie dieFörderleistung, das Geräuschverhalten und dieLaufruhe der Pumpe negativ beeinflusst undsogar zu Werkstoffzerstörungen führen kann.
Damit diese Störungen im Betrieb nicht auftre-ten, ist die „mindesterforderliche Nettoenergie-höhe“ am Eintritt der Pumpe vorgeschrieben (s. h. Pumpenkatalog). Dieser NPSH-Wert ist beijeder Pumpe abhängig vom Förderstrom. JedePumpengröße hat bei einer gegebenen Drehzahlihre eigene NPSH-Kurve, die vom Pumpenher-steller durch Messung ermittelt wurde. Der Pla-ner muß In der Anlage ein „NPSH-Anlage“ zurVerfügung stellen, das gleich oder größer ist alsder NPSH-Wert der Pumpe im ungünstigstenBetriebspunkt. Das Bild zeigt den Wert des Über-druckes gegenüber dem Atmosphärendruck, der an der Pumpensaugseite mindestens zurVerfügung stehen muss, dargestellt in Abhän-gigkeit von dem NPSH-Wert der Pumpe.
Das Bild gibt den mindestens erforderlichenÜberdruck gegen den Atmosphärendruck an, deram Saugstutzen der Pumpe vorhanden seinmuss. Die Kurven gelten für eine maximale Strö-mungsgeschwindigkeit von 2 m/s und für eineAufstellungshöhe von 100 m über dem Meeres-spiegel.
Der in Abhängigkeit vom NPSH-Wert der Pumpeund von der Wassertemperatur abgelesene WertPE ist bei Aufstellungshöhen, die größer als 100 msind, zu korrigieren. Es gilt
Der Wert X ist dabei die wirkliche Höhe (in m) desAufstellungsortes, gemessen über dem Meeres-spiegel.
Erforderlicher Zulaufdruck in Abhängigkeit der Temperatur
P* PE + X · 0,0001=
NPSH nach Pumpenkennlinie [m]
Wassertemperatur °C140
130
120
100
110
Erf.
Übe
rdru
ck g
egen
Atm
osph
ären
druc
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der
Pum
pens
augs
eite
PE [
bar]
4
3
2
1
00,5 21 3 4 5 10 20
5
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 29
PumpenzulaufPumpensumpf
Bei ungleichmäßigem Zulauf und Abpumpen derFörderflüssigkeit ist ein Pumpensumpf erforder-lich. Die Größe des Sumpfes hängt vom Pumpen-förderstrom und der zulässigen Schalthäufigkeitder Elektromotore ab. Das Nutzvolumen desPumpensumpfes wird berechnet mit :
Ein eventuelles Rückstauvolumen ist bei Bedarfhinzu zu addieren.
Kommen verschmutzte Flüssigkeiten zum Ein-satz, muss vermieden werden, dass die Fest-stoffe sich am Boden ablagern. Durch abge-schrägte Wände von mindestens 45° besser 60°ist dies vermeidbar.
Zur Vermeidung von Wirbelbildung und Bildungvon Scherkräften durch unruhigen Zulauf ist einePrallwand im Pumpensumpf zu empfehlen.
Abkürzung BeschreibungZ maximal zulässige Schaltzahl in 1/h
Qzu Zuflussstrom in m3/h
Qe Förderstrom beim Einschaltpunkt in m3/h
Qa Förderstrom beim Ausschaltpunkt in m3/h
VN Nutzvolumen des Pumpensumpfes in m3
Qe + Qa
2Qm =
VN =Qm - Qzu
Qm · ZQzu ·
Saugbehälter
Pumpensumpf mit Prallwand
45 bis 60°
dE
0,5 dE
Saugrohr
Prallwand
P U M P E N Z U L A U F
30 Änderungen vorbehalten 08/2006 WILO AG
Saugleitungen und Saugbehälter
Um den Eintritt von Luft oder Wirbeln in dieSaugleitung zu verhindern, muss der Abstandzwischen Saug- und Zulaufleitung genügendgroß sein. Ebenfalls sind Prallwände vorzusehen.Die Zulaufleitung muss immer unter dem Flüs-sigkeitsspiegel münden.
Außerdem ist auf eine genügend hohe Über-deckung der Saugöffnung zu achten. Bei unge-nügender Überdeckung kann ein luftziehenderWirbel entstehen. Beginnend mit einer trichter-förmigen Vertiefung des Flüssigkeitsspiegelsbildet sich ein Luftschlauch von der Oberflächebis in die Saugleitung. Ein unruhiger Lauf undLeistungsabfall der Pumpe ist die Folge.
Für eine genaue Berechnung ist nach Angabendes Hydraulic Institute folgende Formel anzu-wenden:
Abkürzung BeschreibungSmin Mindestüberdeckung in m
vS Strömungsgeschwindigkeit = Q/900 dE
2 in m/s empfohlen 1 bis 2 m/s aber nicht > 3 m/s
Q Förderstrom in m3/h
g Fallbeschleunigung 9,81 m/s2
dE Eintrittsdurchmesser des Saugrohresoder der Einlaufdüse in m
Kann die geforderte Mindestüberdeckung nichtzur Verfügung gestellt werden, sind gegenluftziehende Wirbel, Flöße oder drallverhin-dernde Leitflächen vorzusehen.
Saugbehälter und Floß
Saugrohr
Floß
Die Mindestabstände der Saugleitung von Wänden und Behälterboden:
DN 25 32 40 50 65 80 100 150 200
B in mm 40 40 65 65 80 80 100 100 150
Die Mindestüberdeckung Smin beträgt bei den empfohlenenStrömungsgeschwindigkeiten von 0,5 bis 3 m/s:
DN 25 32 40 50 65 80 100 150 200
Smin m 0,25 0,35 0,65 0,65 0,70 0,75 0,80 0,90 1,25
Saugbehälter mit Prallwand
Saugbehälter und Mindestentfernungen
Smin dE + 2,3 · vS ·=dE
g
dE
>_ 6 dE B
S>_ dE
>_ 5,5 dE
B
SvE
>_ dE
B
S
vE
0,5 dE
dE
Saugbehälter
Saugleitung
Prallwand
Zulaufleitung falsch
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 08/2006 31
P U M P E N Z U L A U F
Ansaugen
Die Standardkreiselpumpen sind nicht selbst-ansaugend. Dies bedeutet, dass die Saugleitungund das saugseitige Pumpengehäuse entlüftetsein müssen, damit die Pumpe fördern kann. Istdas Pumpenlaufrad nicht unter dem Flüssig-keitsspiegel angeordnet, müssen Pumpe undSaugleitung mit einem Fördermedium gefülltwerden. Diese lästige Prozedur ist vermeidbar,wenn der Eintritt des Saugrohres mit einemFußventil (Rückschlagarmatur) ausgerüstet wird.Die Entlüftung ist dann nur bei der ersten Inbe-triebnahme oder undichter Armatur erforderlich.
Saugbetrieb
Bedingt durch Verluste in Anschlussleitungen,Pumpe und Armaturen sind in der Praxis maximalca. 7 bis 8 m Saughöhe erreichbar. Gemessenwird der Höhenunterschied von der Oberflächedes Wasserspiegels bis zum Pumpensaugstutzen.
Fußventil
Führung der Saugleitung
richtig falsch
Saugleitungen sind mindestens in Nennweitedes Pumpenstutzens, wenn möglich eine Nenn-weite größer zu verlegen. Reduzierungen sind zuvermeiden, insbesondere Feinfilter müssensaugseitig ausgeschlossen werden. Die Sauglei-tung ist stetig steigend zur Pumpe zu verlegenund ein Fußventil (schwimmende Entnahme)einzubauen, das ein Leerlaufen der Leitungverhindert. Die Leitung soll möglichst kurzgehalten werden. Bei langen Saugleitungenentstehen erhöhte Reibungswiderstände, welchedie Saughöhe stark beeinträchtigen.
Aufgrund von Undichtigkeiten entstehendeLuftpolsterbildungen sind unbedingt zu vermei-den (Pumpenschäden, Betriebsstörungen).
Beim Einbau von Schlauchleitungen solltensaug- und druckfeste Spiralschläuche verwendetwerden.
Der durch eine Umwälzpumpe geförderte Vo-lumenstrom ist abhängig vom Wärmeleistungs-/Kühlleistungsbedarf der zu versorgenden Anlage.Dieser Bedarf schwankt in Abhängigkeit vonfolgenden Faktoren:• klimatische Änderungen,• Nutzerverhalten,• Fremdwärmeeinfluss,• Eingriff hydraulischer Regelorgane etc.
Die auf den maximalen Lastzustand ausgelegteUmwälzpumpe wird durch einen stetigen Soll-/Istwertvergleich dem jeweiligen Betriebszustandder Anlage angepasst. Durch diese automatischeRegelung wird die Pumpenleistung und somitauch der Stromverbrauch stetig dem tatsächli-chen Bedarf angepasst.
Pumpenleistungsregelung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 33
Elektronisch geregelte Pumpen von Wilo sind in der Lage, den Massenstrom selbsttätig zuregulieren. Somit wird ggf. eine Eindrosselungvermieden und eine Anpassung an den Anlagen-betriebspunkt ermöglicht. Neben der geringerenLeistungsaufnahme der Pumpe kann zusätzlichauf Drosselorgane verzichtet werden. Auf dieseWeise lassen sich zusätzlich Montage- und Ma-terialkosten spürbar senken.
Das gleiche Ergebnis lässt sich auch mit Wilo-Regelgeräten, die nicht direkt an der Pumpemontiert sind, erreichen.
In der Regelungsart ∆p-c hält die Elektronik denvon der Pumpe erzeugten Differenzdruck überden zulässigen Förderstrombereich konstant aufdem eingestellten Differenzdruck-Sollwert HS.
Regelungsart ∆p-c
Förderstrom Q [m3/h]
�p-c
nmax
nregel
HSollwert
HSollwert-min
Förd
erhö
he H
[m]
∆p-c-Regelung
Förderstrom Q [m3/h]
Pumpenkennlinie
Anlagenkennlinie fürden Messpunkt
Schnittpunkt =BetriebspunktFö
rder
höhe
H [m
]
Regelkurve bei Fernsignalgeber
Das heißt, bei abnehmender Fördermenge (Q)durch Drosselung der hydraulischen Regelorganewird die Pumpenleistung durch Drehzahlredu-zierung dem tatsächlichen Anlagenbedarf ange-passt. Parallel zur Drehzahlveränderung erfolgteine Verringerung der Leistungsaufnahme bisunter 50 % der Nennleistung. Voraussetzung fürdie Anwendbarkeit der Differenzdruckregelungist anlagenseitig ein variabler Förderstrom. DerSpitzenlastbetrieb, z. B. in Verbindung mit einerDoppelpumpe, wird automatisch lastabhängigdurchgeführt. Wenn die geregelte Grundlast-pumpe nicht mehr in der Lage ist, die Anlage zuversorgen, schaltet die zweite Pumpe als Spit-zenlastpumpe zu. Die Regelpumpe wird dann vonder Leistung heruntergefahren und dem vorge-gebenen Differenzdruck-Sollwert angeglichen.
Im Allgemeinen empfiehlt es sich, den Differenz-druck an der Pumpe abzugreifen und dort kon-stant zu halten. Als Alternative bietet sich dieInstallation des Signalgebers innerhalb der An-lage an – als Fernsignalgeber am so genanntenSchlechtpunkt der Anlage (Regelbereichserwei-terung). Der Betrieb mit Fernsignalgeber erlaubt z. T. wesentlich stärkere Drehzahl - und somitLeistungsreduzierungen der Pumpe. Vorausset-zung ist, dass der gewählte Messpunkt Gültigkeitfür das Verbrauchsverhalten aller Anlagenab-schnitte hat. Da sich der Schlechtpunkt inner-halb der Anlage verschieben kann, ist eineOptimierung durch den Wilo-Auswerter DDGmöglich. Es lassen sich 2 bis 4 Messstellen kon-tinuierlich vergleichen. Nur der geringste Mess-wert bildet die Grundlage für den Soll-/Istwert-Vergleich des Reglers.
P U M P E N L E I S T U N G S R E G E L U N G
34 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Regelungsart ∆p-v
Differenzdruck – mengenüberlagert (∆p-q)
Im Sanierungsfall ist eine Schlechtpunktauswer-tung nicht immer möglich. Die Baumaßnahmenwurden vor Jahren abgeschlossen und jetztentstehen Geräuschprobleme durch das Nach-rüsten von Einzelraumreglern. Der Schlechtpunktder Anlage ist nicht bekannt oder die für denFernsignalgeberbetrieb erforderliche Signallei-tungen können nicht verlegt werden. Dennochist eine Regelbereichserweiterung durch dieRegelungsart ∆p-v möglich (zu empfehlen beiEinzelpumpenanlagen).
Um den Aufwand, der mit der Schlechtpunktaus-wertung verbunden ist, zu vermeiden (aufwän-dige und teure Kabelverlegung, Verstärker etc.),kann der Differenzdruck-Sollwert direkt miteinem mengenproportionalen Signal überlagertwerden. Somit lässt sich gerade bei Mehrpum-penanlagen eine Regelbereichserweiterung trotzzentraler Messwerterfassung (Differenzdruck-geber an der Pumpe) erreichen. Neben demDifferenzdruckgeber, der direkt an der Pumpen-anlage, am Kühlkreisausgang oder am Eingangder Verbraucherschiene anzubringen ist, mussein Volumenstromgeber (0/4 – 20 mA), derbauseits beizustellen ist, in den Vorlauf derAnlage installiert werden.
Förderstrom Q [m3/h]
�p-c
nmax
nregelHSollwert
½ HSollwert
HSollwert-min
Förd
erhö
he H
[m]
In der Regelungsart ∆p-v verändert die Elek-tronik den von der Pumpe einzuhaltenden Diffe-renzdruck-Sollwert linear zwischen HS und 1/2
HS. Der Differenzdruck-Sollwert H ändert sichmit dem Förderstrom Q.
∆p-v-Regelung
In der Regelungsart ∆p-v verändert die Elek-tronik den von der Pumpe einzuhaltenden Diffe-renzdruck-Sollwert linear zwischen HS und 1/2
HS. Der Differenzdruck-Sollwert H ändert sichmit dem Förderstrom Q.
∆p-v-Regelung
Die Anwendung der ∆p-q-Regelung empfiehltsich in Anlagen, bei denen ein Schlechtpunktbzw. das Anlagenverhalten nicht bekannt sindoder bei denen weite Signalstrecken nicht über-brückt werden können, besonders bei Anlagenmit vorhandenem Volumenstromgeber.
Differenzdruck – mengenüberlagert (∆p-q)
Fördermenge Q [%]
Förd
erhö
he H
[%]
∆p = konstant∆p = mengenüberlagert
P U M P E N L E I S T U N G S R E G E L U N G
Betriebsart DDC
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 35
Regelungsart ∆p-T
Förderstrom Q [m3/h]
Hmax
Hmin
Tmax TmedTmin QmaxQmin
Hvar.
pos. Wirksinn
neg. Wirksinn
Förd
erhö
he H
[m]
U [V]
Aus
nmax
nmin
n [1
/min
]
1 1,5 3 10
100%
0%
Sollw
ert
10 V0/2 V
Signaleingang
20 mA0/4 mA
In der Regelungsart ∆p-T (nur mit IR-Monitorprogrammierbar) verändert die Elektronik denvon der Pumpe einzuhaltenden Differenzdruck-Sollwert in Abhängigkeit zur gemessenenMediumtemperatur. Diese temperaturgeführteDifferenzdruck-Regelungsart ist in mengen-konstanten (z. B. Einrohranlagen) und mengen-variablen Systemen mit gleitender Vorlauftem-peratur einsetzbar. Mit umgekehrtem Wirksinnunterstützt die Regelungsart ∆p-T die Wärme-pumpentechnik, unter der Voraussetzung, dassdie Pumpe im Rücklauf der Anlage eingebaut ist.
∆p-T-Regelung
Bei DDC-Betrieb wird der für eine Regelungerforderliche Soll-/Istwertvergleich von einemexternen Regler übernommen. Den Wilo-Pum-pen mit integrierter Elektronik wird als Stell-größe vom externen Regler ein analoges Signal(0...10 V) zugeführt. Die aktuelle Drehzahl kannam Display abgelesen werden, die Bedienung ander Pumpe ist gesperrt.
Betriebsart DDC-Pumpe mit integrierter Elektronik
DDC-Betrieb bedeutet immer, dass ein Signal vom übergeordneten Regler an den Wilo-Pro-dukten anstehen muss. Zusätzlich sind je nachgenutztem Produkt bauseits potentialfreieKontakte zum Ein-/Auschalten etc. erforderlich.Außerdem sind potentialfreie Meldungen oder 0...10 V (0/4-20 mA)-Signale an den Wilo-Pro-dukten zur Überwachung und Protokollierungnutzbar. Details sind den Produktkatalogen zuentnehmen.
Betriebsart DDC mit Wilo-Schaltgerät
Bei Verwendung eines Wilo-Regelgerätes ist derSollwert abhängig vom genutzten Signalgeber.Beim Einsatz des Signalgebers DDG 40 bedeutetdies zum Beispiel, dass der Sollwert bei 0 %gleich Null Meter und bei 100 % gleich 40 Meterbeträgt. Analog gilt diese Aussage für alle ande-ren Messbereiche.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 37
Erzeugerkreisläufe im Verflüssigerteil
Rückkühlwerke/Notkühler
Tauchmotorpumpen versorgen den Kondensatordirekt mit Brunnenwasser, die Pumpe könnteauch in einem Fluss oder einem Vorratsteichinstalliert werden. Die Tauchpumpen müssengegen Korrosionsangriffe des Wassers beständigsein. Ausgelegt von der Förderhöhe werden sieauf die gesamten Druckverluste im Kondensa-torkreislauf und den geodätischen Höhenunter-schied zwischen Brunnenboden und dem höchs-ten Punkt der Verdampferanlage.
Tauchmotorpumpen versorgen einen Platten-tauscher mit Brunnenwasser, die Pumpe könnteauch in einem Fluss oder einem Vorratsteichinstalliert werden. Durch die Verwendung vonEdelstahl- oder/und Kunststoffmaterial auf derPrimärseite des Tauschers sind Schäden durchKorrosion vermeidbar. Die Kältemaschine kannaus üblichen Materialien gefertigt sein. Aus-gelegt von der Förderhöhe werden sie auf diegesamten Druckverluste im Kondensatorkreis-lauf und den geodätischen Höhenunterschiedzwischen Brunnenboden und dem höchstenPunkt der Wärmetauscheranlage.
Ein Kühlturm mit Auffangwanne, in der Regel aufdem Gebäude installiert, übernimmt die Wärme-abfuhr aus dem Kondensator. Durch die ständigeSauerstoffzufuhr sollten Pumpen in Rotguss-oder Kunststoffmaterial gewählt werden. Erfolgteine kontinuierliche Wasseraufbereitung sindauch normale Gussausführungen einsetzbar.Ausgelegt von der Förderhöhe werden sie auf diegesamten Druckverluste im Kondensatorkreis-lauf und den geodätischen Höhenunterschiedzwischen Verdampferanlage und dem höchstenPunkt des Düsenstocks des Kühlturmes.
Da ein geschlossener Kreislauf vorliegt, kannStandardmaterial gewählt werden. Die Erstbefül-lung ist mit Wasser nach VDI 2035 etc. zumSchutz vor Ablagerungen und Korrosion vorzu-nehmen.
Auf der Erzeugerseite unterscheidet man den Kältekreislauf inoffene und geschlossene Systeme. So kann durch einen Saug- undSchluckbrunnen Grund- oder Flusswasser für den Primärkreislaufgenutzt werden. Oder es wird über Luft die heiße Seite des Erzeu-gers gekühlt. Durch Wärmerückgewinnung ist die gleichzeitigeBeheizung von Gebäudeteilen möglich.
Grundwasser zur direkten Nutzung im Kondensator
VerdampferKondensator
Grundwasser zur indirekten Nutzung im Kondensator
VerdampferKondensator
Offenes Kühlturmsystem
VerdampferKondensator
28°C
24°C
Geschlossenes Kühlturmsystem im Kondensatorkreis
VerdampferKondensator
28°C
24°C
E R Z E U G E R K R E I S L Ä U F E I M V E R F L Ü S S I G E R T E I L
38 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Wärmerückgewinnung
Indirekte Heizung mit Kühlwasser Das im Kondensator der Kältemaschine erwärmteKühlwasser wird über einen Wärmetauscher zuHeizaufgaben herangezogen. Aufgrund dergalvanischen Trennung ist die Pumpe im Kon-densatorkreislauf nur auf diese Druckverlusteauszulegen. Die Materialauswahl ist durch dengeschlossenen Kreislauf beliebig. Wird ein Not-kühler im Kondensatorkreislauf eingefügt ist diePumpe auf dessen Anforderungen zu bestimmenund der hydraulische Abgleich zwischen Wärme-tauscher und Notkühler muss erfolgen. ZumSchutz vor Korrosionen ist die Notkühlung nurals geschlossenes Rückkühlwerk sinnvoll.
Das im Kondensator der Kältemaschine erwärmteKühlwasser wird direkt zu Heizaufgaben heran-gezogen. Aufgrund der direkten Verbindung istdie Pumpe im Kondensatorkreislauf nur auf dieDruckverluste im Kondensator und der Rohrlei-tung bis zum Verteiler/Sammler auszulegen. DieMaterialauswahl ist dem Heizkreislauf anzupas-sen. Wird ein Notkühler im Kondensatorkreislaufeingefügt, ist die Pumpe auf dessen Anforderun-gen zu bestimmen und der hydraulische Abgleichzwischen Wärmetauscher und Notkühler musserfolgen. Besser ist es, den Notkühler mit einemeigenem Pumpenkreislauf zu versehen. ZumSchutz vor Korrosionen ist die Notkühlung nurals geschlossenes Rückkühlwerk möglich.
VerdampferKondensator
Brennwert-Gaskessel
M M
Direkte Heizung mit Kühlwasser
VerdampferKondensator
Brennwert-Gaskessel
M M
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 39
E R Z E U G E R K R E I S L Ä U F E I M V E R F L Ü S S I G E R T E I L
Erdwärme im Kondensatorkreislauf
Im geschlossenen Kreis zwischen Kondensatorund Wärmeübertragerschlange im Erdreich,ist die Pumpe nur auf diese Reibungswiderständeauszulegen. Eventuell ist es aus Frostschutz-gründen sinnvoll, als Fördermedium eineMischung aus Glykol und Wasser zu verwenden.Die Materialeigenschaften sind diesen Anforde-rungen anzupassen.
Im geschlossenen Kreis zwischen Kondensatorund Erdspieß ist die Pumpe nur auf diese Rei-bungswiderstände auszulegen. Eventuell ist esaus Frostschutzgründen sinnvoll, als Förder-medium eine Mischung aus Glykol und Wasser zu verwenden. Die Materialeigenschaften sinddiesen Anforderungen anzupassen.
Erdkollektor zum Kühlen und zurWärmespeicherung nutzen
Erdspieße zum Kühlen und zurWärmespeicherung nutzen
VerdampferKondensator
VerdampferKondensator
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 41
Erzeugerkreisläufe im VerdampferteilUnabhängig vom hydraulischen Grundkonzept besteht bei denmeisten Kälteanlagen die Forderung, dass der Wassermassenstromdurch den Verdampfer um höchstens 10 % vom Nennwassermas-senstrom abweichen darf. Anderenfalls sind Schwierigkeiten in derRegelung der Kältemaschinen zu erwarten.
Bei zu niedrigem Durchsatz besteht außerdemEinfriergefahr. Die Forderung nach konstantemVerdampfer-Wasserstrom muss also bei allendurch die Klimaregelung bedingten Veränderun-gen im Verbraucherteil erfüllt werden. Trotzdieser strikten Forderung nach einem konstantenWasservolumenstrom im Verdampfer sind injüngerer Vergangenheit Kältemaschinen entwi-ckelt worden, die einen variablen Volumenstromzulassen. So können auch im Primärkreis ener-giesparende, drehzahlgeregelte Pumpen einge-setzt werden.
Um einen störungsfreien Betrieb von Kaltwas-sernetzen mit mehreren Erzeugern und Verbrau-chern zu realisieren, teilt man das Netz in Primär-und Sekundärkreise auf.
Konstanter Volumenstrom im Verdampferkreislauf
Verdampferkreis mit konstantem Volumenstrom durch eine Verteilschaltung
Verdampferkreis mit konstantem Volumenstrom durch hydraulischen Entkoppler
Eine Überströmung vom Vorlauf in den Rücklaufder Verteilschaltung sichert, dass der Volumen-strom konstant bleibt und eine Störung auf dieRegelung der Verdampferleistung ausgeschlos-sen wird. Die Pumpe ist auf den Druckverlust deshydraulisch am ungünstigsten gelegenen Ver-braucher zu dimensionieren, an den davor gele-genen Verbrauchern ist die Wassermenge aufNennleistung einzudrosseln. Der Volumenstromder Verbraucher ist zu garantieren. Eventuellmuss zur Sicherstellung des Mindestvolumen-stromes des Verdampferkreises der Pumpen-förderstrom größer gewählt werden.
Eine Überströmung vom Vorlauf in den Rücklaufder Entkopplerschaltung sichert, dass der Volu-menstrom konstant bleibt und eine Störung aufdie Regelung der Verdampferleistung ausge-schlossen wird. Die Pumpe ist auf den Druckver-lust des Verdampfers und der Widerstände überden Entkoppler zu dimensionieren. Der Volu-menstrom der Verdampferleistung ist dererforderliche Pumpenförderstrom.
VerdampferKondensator
M M M
VerdampferKondensator
Variabler Volumenstrom im Verdampferkreislauf
Eine Überströmung vom Vorlauf in den Rücklaufder Entkopplerschaltung sichert, dass der Volu-menstrom konstant bleibt und eine Störung aufdie Regelung der Verdampferleistung ausge-schlossen wird. Die Pumpe ist auf den Druckver-lust des Verdampfers und der Widerstände überden Entkoppler zu dimensionieren. Der Volu-menstrom für die Verdampferleistung ist dererforderliche Pumpenförderstrom. Für dieSicherstellung der Verbraucherleistung ist dieRohrleitung zur Anbindung des Entkopplerseventuell größer auszulegen als die Verdampfer-leistung es erfordert. Bei modernen Kältema-schinen kann die Pumpleistung über eine Tem-peraturregelung den Erfordernissen derVerbraucher angepasst werden. Eine Sicherstel-lung des Mindestvolumenstromes für den Ver-dampfer ist durch Drehzahlbegrenzung desPumpenantriebes gewährleistet.
Bei einigen modernen Kältemaschinen kann diePumpleistung über eine Differenzdruckregelungden Erfordernissen der Verbraucher angepasstwerden. Eine Sicherstellung des Mindestvolu-menstromes für den Verdampfer oder/und diePumpe ist durch den Überströmanteil abzusi-chern. Das Überströmvolumen muss so großsein, dass das Kalthalten der Versorgungsleitungbis zum Verbraucher gewährleistet ist. Es müssender komplette Volumenstrom für die Verbraucherund der Überströmanteil für die Pumpleistungberücksichtigt werden. Dreiwege-Ventile vor denVerbrauchern sind nur erforderlich, wenn einelängere Anbindeleitung notwendig ist. Erfolgtdie Anbindung nahe der Verteilleitung, ist dieZeit bis kaltes Medium ansteht in der Regelakzeptabel.
Zur Zeit gibt es nur wenige mögliche Anwen-dungsfälle, die Pumpleistung zwischen Null- undNennvolumen zu regeln. Einerseits sind dieKälteerzeuger nicht unbedingt dafür geeignet,andererseits benötigen Umwälzpumpen zurEigenkühlung und Eigenschmierung einen Min-destvolumenstrom. Nähere Angaben sind denjeweiligen Katalogen zu entnehmen.
E R Z E U G E R K R E I S L Ä U F E I M V E R D A M P F E R T E I L
42 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Verdampferkreis mit variablem Volumenstrom über einen hydraulischenEntkoppler
Verdampferkreis mit variablem Volumenstrom durch eine Verteilschaltung
Verdampferkreis mit variablem Volumenstrom über die Verbraucher
VerdampferKondensator
M
M
M
M
VerdampferKondensator
M M
VerdampferKondensator
M
M
M
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 43
E R Z E U G E R K R E I S L Ä U F E I M V E R D A M P F E R T E I L
Kaltwasserverbraucher
Volumenstromregelung
Weil die Raumlast stetigen Veränderungen un-terliegt und dies auch bei der Frischluft so ist,wird die Kühlleistung mittels Durchflussverän-derung angepasst. Diese Schaltung ist nur zuempfehlen, wenn die Verteilleitung nicht weitvom Verbraucher entfernt ist. In der Regel dürfennicht alle Verbraucher so angebunden sein. Nichtalle Kältemaschinen oder Umwälzpumpen kön-nen ohne Förderstrom arbeiten. Zur Schadens-vermeidung durch Einfrieren oder Trockenlauf istdie Umlenk- oder Verteilschaltung zu wählen,oder am Netzende erfolgt eine kontrollierteÜberströmung. Eine Kontrolle der Überström-menge ist durch einen fest eingedrosseltenBeipass oder eine Beipassregelung möglich. EineBeipassregelung ist optimal, wenn die Stellungaller Regelventile überwacht wird und bei Grenz-unterschreitung der Menge eine Überströmstre-cke den Ausgleich vornimmt.
Mittels Durchflussveränderung im Verbraucherwird die Leistungsanpassung an die Raumlastvorgenommen. Damit im Beipass nur sovieldurchfließt, wie zur Temperaturhaltung oder zurErhaltung der erforderlichen Mindestmenge fürKältemaschine und/oder Pumpe notwendig ist,sollte ein Strangregulierventil im Beipass instal-liert werden.
Zur Raumtemperaturanpassung gibt es in Klima-anlagen zwei Hauptunterschiede. Erstens wirddie Luft (Konvektion), welche dem Raum zuge-führt wird, in ihrer Temperatur angepasst; zwei-tens erfolgt die Raumtemperaturregelung überStrahlungs-Wärmeübertrager wie Kühldeckenoder über Bauteiltemperierung. Beide Systemekönnen beim hydraulischen Aufbau mit einerZwei-, Drei- oder Vierrohranbindung versehenwerden.Für den Kaltwassertransport sind immer nurZweirohrleitungen vorhanden. Die dritte undvierte Rohrleitung dient dem Heizteil, damit dieTemperatur im Raum bei niedriger Außentem-peratur eingehalten werden kann. Bei der Drei-rohrinstallation bekommen Heizung und Kälteeinen gemeinsamen Rücklauf. Vierrohranschlussbedeutet, dass der Kälte- und der Heizteil biszum Wärmeübertrager getrennt installiert wer-den. Eine Übertragung in den Raum kann übereinen gemeinsamen Übertrager oder durch jeeinen für Heizung oder Kühlung erfolgen.
In den folgenden Schaubildern wird nur derKälteteil mit Vor- und Rücklauf dargestellt.
Mengenreglung mit Durchgangsventil beikonstanter Vorlauftemperatur
Mengenregelung mit Verteilventil beikonstanter Vorlauftemperatur
M
M
K A LT WA S S E R V E R B R A U C H E R
44 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Temperaturregelung
Nicht immer ist die Durchflussmengenregelunggünstig. Zur kontrollierten Entfeuchtung undVermeidung von Taupunktunterschreitung ist dieBeimischschaltung anwendbar. Über die Istwert-erfassung am kritischen Punkt der Anlage ist dieVorlauftemperatur auf diese Weise an Raumlastund an Einhaltung der Grenzwerte angepassteinstellbar. Der Volumenstrom im Verbraucher-kreis bleibt konstant.
Temperaturregelung mit Beimischventil
Die Pumpe ist auf die Leistung und die Reibungs-widerstände im Verbraucherkreis auszulegen.Auf der Eingangsseite des Regelkreises sollte einDifferenzdruck von Null anstehen. Dies ist in derPraxis auch bei geregelten Zubringerpumpennicht immer zu erreichen. Aus diesem Grunde istin der Anbindeleitung des Verbraucherkreises einDifferenzdruckregler ohne Hilfsenergie vorzu-sehen. Um eine gute Regelfähigkeit des Verbrau-cherkreises beizubehalten und um die Pumpe vorschädlichen Anschubkräften zu schützen, ist einDifferenzdruck von <_ 0,3 bar einzuhalten.
Ein Verteilerventil im Rücklauf erfüllt die gleicheRegelfunktion wie das Beimischventil im Vorlauf.Der Differenzdruckregler muss immer in der glei-chen Leitung installiert werden. Das heisst imVorlauf bei einem Beimischventil vor dem Ventilund im Rücklauf bei einem Verteilventil nachihm. Grund für diese Montage ist die Druckhal-tung im Verbraucherkreis – gleichzeitig ge-schlossene Armaturen im Vor- und Rücklauf un-terbrechen diese. Wenn Null Kälteleistung durchdie Ventilstellung im Verbraucherkreis eingestelltist, erfolgt ein Druckabfall oder ein Anstieg desDrucks, je nach Änderung der Medientemperaturdurch die äußeren Einflüsse. So gibt jedeUmwälzpumpe ihre Energie an das Medium abund ein Druckanstieg im Verbraucherkreis erfolgtbei geschlossener Verbindung zum Verteilkreis,in dem die Druckabsicherung sitzt.
M
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 45
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 47
Im Betrieb mit konstanten Wasserströmen imVerdampferteil ist ein sicherer Betrieb möglich,wenn die Ein- und Ausschaltzyklen sich möglichselten abwechseln. Dies bedeutet, dass dieumgewälzte Menge so groß von der Speicherka-pazität sein muss, dass die Mindestlaufzeit desKälteerzeugers überschritten wird. Aus Erfah-rung weiß man, dass 90 % der Anlagen ohne dieDurchführung zusätzlicher Maßnahmen dafürnicht geeignet sind.
Pufferspeicher
Ziel ist es, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicher-heit zu gewährleisten, lange Ein- und Ausschalt-zyklen und damit lange Lauf- bzw. Stillstandzei-ten für den Kaltwassererzeuger und die hydrau-lische Entkopplung von Kaltwassererzeuger- undKaltwasserverbraucheranlage zu erlangen. Miteinem hydraulischen Entkoppler ist dies möglich.
Mittels Düsenrohren und Schichtungsblechen imSpeicher wird dessen Effizienz erhöht. Die Größedes hydraulischen Entkopplers als Pufferspeicherist wie folgt zu ermitteln: Hydraulische Entkopplerschaltung als Pufferspeicher
VerdampferKondensator
Bei Veränderung der spezifischen Wärmekapa-zität ist auch der spezifische Faktor neu zuermitteln.
Ableitung spezifischer Faktor 14,34
kW · Ftl · 14,34 · min
∆twSi =
Der Mindest-Systeminhalt (Si) ist abhängig vonkW Nennkühlleistung
Ftl Teillastfaktor bei mehrstufigen Kälteerzeugern
min Mindestlaufzeit
∆tw TemperaturdifferenzCpw Spez. Wärmekapazität
·mw 857= =h
KJ · kg · K · 3600 s kg860
h
kg
s · 4,2 KJ · h · K
Faktor 14,34= = =min
L kg=
min
L
min
860 kg h
h · 60 min
· 3600
·
Qw [kW]
mw =
SKJ
s h
· K [∆tw]Cpw 4,2KJ
kg · k
Absicherung von Pumpen und KältemaschinenFür alle technische Geräte sind physikalische Grenzen vorhanden.Die Kältemaschinen benötigen einen Mengendurchsatz, damit eineVereisung vermieden wird. Fließt nicht die Wassermenge, welche für die kleinste Regelstufe des Verdampfers benötigt wird, sindmechanische Schäden ohne Sicherheitsabschaltung die Folge.
Mindestlaufzeit von Kälteerzeugern und Pufferspeicherbetrieb
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48 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Eisspeicher
Seit einigen Jahren werden Klimaanlagen mitwartungsfreien Eisspeichersystemen gebaut. Die Kältemaschine und ihre Anschlussleistunginklusive Rückkühlleistung wird nur für dieGrundlast dimensioniert. Lastspitzen oberhalbca. 50 % der Spitzenlast werden aus dem Eis-speicher gedeckt. Sole dient als Wärmeträger, jenach Anlagenaufbau wird gegebenenfalls derAnschluss über einen hydraulischen Entkoppleroder durch einen Systemtrenner (Wärmetau-scher) an die Hausanlage vorgenommen.
Aus oben stehender Tabelle sind die Schalt-zustände der Ventile für die jeweiligen Lastzu-stände aufgeführt.
Es entstehen durch die Regelung verschiedeneDurchflusswiderstände mit Auswirkungen aufdie Umwälzpumpen. Bei der Entladung desEisspeichers muss die Eisspeicherpumpe dieWiderstände der Ventile 3 und 4 sowie des Eis-speichers überwinden. Im Spitzenlastbetrieb istnur bei größerem Mengendurchfluss ein anderer
Hydraulische Einbindung des Eisspeichers
Funktionstabelle Eisspeicherbetrieb
Betriebsart
Eisspeicher entladen
Kältemaschineam Netz
Eisspeicher entladenKältemaschine am Netz
Eisspeicher laden
Kälte- Verdampfer- Eisspeicher- Ventil 1 Ventil 2 Ventil 3 Ventil 4 Ventil 4 Ventil 4 Ventil 5maschine Pumpe Pumpe Tor 1 Tor 2 Tor 3
Aus Aus Ein Zu Auf Auf Regelt Regelt Regelt Zu
Ein Ein Aus Zu Auf Auf / / / Zu
Ein Ein Ein Auf Zu Auf Regelt Regelt Regelt Zu
Aus Ein Aus Auf Zu Zu Zu Auf Auf Auf
Verdampfer
Verdampferpumpe
Kondensator
Eisspeicher 1 Eisspeicher 2
Eisspeicherpumpe
Ventil 1Ventil 5
Ventil 3
Ventil 4
Ventil 2
M M
M
M M
Widerstand der Eisspeicherpumpe erforderlich,da vom Verdampferkreis je nach Stellung vonVentil 1 ein zusätzlicher Durchfluss erzwungenwird.
Für die Verdampferpumpe sind drei verschiedeneLastzustände gegeben. Erst ist die Kältemaschineallein im Netz, es ist nur das Ventil 2 als Wider-stand vorhanden. Ist Spitzenlastbetrieb gefor-dert, sind die Widerstände von Ventil 1, 3 und 4sowie vom Eisspeicher gegeben. Wird der Eis-speicher geladen, sind die Druckverluste für dieVentile 1 und 5 sowie für den Eisspeicher durchdie Verdampferpumpe zu überwinden. Aufgrunddieser Anforderungen empfiehlt sich eine Rege-lung der Verdampferpumpe über die Menge oderTemperatur am Verdampferaustritt.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 49
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Der Verdampferkreis wird durch seine Umwälz-pumpe beeinflusst. Ist die Pumpleistung zugering, wird der Frostschutz- oder/und derStrömungswächter die Kältemaschine auf Stö-rung, d. h. „Aus“, schalten. Bevor der Verdichtereingeschaltet wird, muss die Verdampferpumpeeingeschaltet und mit einer Nachlaufzeit verse-hen sein. Umwälzpumpen benötigen je nachAnlass-/ Startschaltung zwischen 2 Sekundenund einer Minute bis zur Nennleistung.
Erfolgt eine Abschaltung, steht die Standard-kreiselpumpe in weniger als 2 Sekunden. Fehltbei Drehstrombetrieb eine Phase oder liegt eineUnterspannung vor, ist ein Schlupflauf desAntriebes möglich. Die Umwälzpumpe ist unter-halb ihrer Nennleistung, ohne dass ein Motor-schutzrelais anspricht. Aufgrund dessen, undweil anlagenbedingt die Fördermenge gedrosseltoder Verdichterleistungen falsch geregelt wer-den können, muss der Verdampferkreis mitFrostschutz- und Strömungswächter ausgestat-tet sein. Für die Strömungsüberwachung ist einPaddel-, Differenzdruck- oder Volumenstrom-schalter einsetzbar. Außerdem ist der Verdamp-ferkreis durch ein Druckhaltesystem und einSicherheitsabblaseventil vor fehlerhaften stati-schen und dynamischen Drücken zu schützen.
Absicherung der Kältemaschine im Verdampferkreis
Sicherheitsanforderungen beim Betrieb von Kälteerzeugern
Expansionsventil
Heißgasfühler
Frostschutzfühler
Stömungswächter
HD-Pressostat
ND-Pressostat
Thermoschutz
Thermoschutz
Phasenfolgerelais
Verdampfer
ca. 5 bar/4 °C
ca. 15 bar/45 °C
12 °C 6 °C
Kondensator
Absicherung der Kältemaschine im Kondensatorkreis
Der Absenkung der Kondensatortemperatur sindbetriebliche Grenzen gesetzt. Zur Funktion derKältemaschine, insbesondere der Expansions-ventile, sind Mindestwerte erforderlich und beimjeweiligen Hersteller aus der Dokumentation zuentnehmen. Die Temperaturen im Kondensatorsind abhängig von der Verdichterleistung undden Aus- und Entrittstemperaturen. Die Kühl-wasseraustrittstemperatur ist von der Umwälz-menge und der Eintrittstemperatur abhängig. ImNormalfall reicht zur Absicherung der Kältema-schine die Temperaturüberwachung am Ausgangdes Kondensators aus.
Unter Umständen sind weitere Sicherheitsmaß-nahmen zum Schutz der Rückkühlanlage erfor-derlich. So darf die Eintrittstemperatur inSchluckbrunnen oder Fußbodenheizungen zurSchadensvermeidung einen maximal zulässigenWert nicht überschreiten. Eventuell sind hierfürSchnellschlussventile, die stromlos selbsttätigschließen, erforderlich.
Außerdem ist der Kondensatorkreis durch einDruckhaltesystem und ein Sicherheitsabblase-ventil vor fehlerhaften statischen und dyna-mischen Drücken zu schützen. Damit die Durch-flussmenge bei parallelem Betrieb von mehrerenVerdampfern mit eigenen Umwälzpumpen ge-währleistet ist, ist eine Verrohrung nach Tichel-mann oder mit hydraulischen Entkopplern emp-fehlenswert.
Kondensatorkreis mit Mindestabsicherung
VerdampferKondensator
Damit die Durchflussmenge bei parallelemBetrieb von mehreren Verdampfern mit eigenenUmwälzpumpen gewährleistet ist, ist eine Ver-rohrung nach Tichelmann oder mit hydraulischenEntkopplern empfehlenswert.
Absicherung von Umwälzpumpen
Durch Nichtbeachtung von Grenzbedingungenkönnen Umwälzpumpen durch falsche Drücke,Fördermedien, Kräfte, Temperaturen, Schaltun-gen, Stromversorgungen, Schwingungen, Stand-orte und Steuer-/Regelarten beschädigt oderzerstört werden.
Drücke des Fördermediums
Mittels zu geringem statischen Druck auf derSaugseite der Umwälzpumpe können durchKavitation Gehäuse und Laufrad beschädigt undzerstört werden. Sollten dazu durch Gasbildungbzw. Luftansaugung noch Schwingungen in der Saugleitung entstehen, wird auch der Saug-anschluss mechanisch zerstört. Dies wird nichtunmittelbar geschehen, sondern zeigt sich jenach Bedingungen erst nach einiger Zeit. BeiNassläuferpumpen setzt die Lagerschmierungaus und beim Trockenläufer fehlt der Kühlfilmauf der Fläche der Gleitringdichtung. Durch eineÜberwachung des Zulaufdruckes mittels Mano-/Vakuummeter ist dies vermeidbar.
Ein zu hoher statischer Druck kann das Gehäusesprengen oder Abdichtungen unwirksam werdenlassen. Zu hohe Anpressdrücke in Gleitringdich-tungen können zu erhöhten Temperaturen undeinem vorzeitigen Verschleiß der Dichtungführen. Mit einem Maximaldruckwächter kanndie Pumpe zur Sicherheit ausgeschaltet werdenoder ein Druckminderer wird vor der Pumpeinstalliert.
Zu hohe Differenzdrücke zwischen Saug- undDruckseite der Pumpe führen durch die Antriebs-energie zu einer Übererwärmung im Pumpen-raum und damit zum vorzeitigen Verschleiß vonLagern und Dichtungen. Ein wirtschaftlicher Be-trieb ist nicht erreichbar, weil der Nutzwirkungs-grad in einer solchen Betriebssituation gering ist.Durch Differenzdrucküberwachung, Pumpen-freilaufventile oder mit Überströmreglern ist dies beherrschbar.
Der Differenzdruck zwischen Saug- und Druck-seite der Pumpe welcher rechts außerhalb derdokumentierten Herstellerkennlinie liegt, führtzur Überlastung des Antriebes und unzulässigenKräften auf die Lagerung. Die Gleitfilme in denmit Medium berührten rotierenden Teilen wer-den gestört. Mittels Differenzdrucküberwachungoder Mengenbegrenzer an der Pumpe kanndieser Zustand vermieden werden.
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50 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Ist z. B. eine Pumpe nach einem hydraulischenEntkoppler als Zubringer für nachgeschalteteVerbraucher eingebaut, muss sichergestellt wer-den, dass im Teillastfall der Restdifferenzdruckdieser Pumpe nicht zu groß ist. Die Verbraucher-pumpen werden dann angeschoben und laufenin eine zu große Menge. Muss mit solch einer Be-triebssituation gerechnet werden, ist ein Diffe-renzdruckregler vor der Sekundärpumpe dieLösung.
Fördermedium
Erfolgte die Planung der Anlage mit Wasser alsWärmeträger und ist – aus welchen Gründenauch immer – eine Sole eingefüllt worden,stimmen die Förderdaten der Pumpe nicht mehr.Alle Hersteller geben in ihren Katalogen dieFörderleistung für Wasser an. Pauschal wird eineDichte und Viskosität von 1 angenommen. JedeAbweichung hiervon bedeutet eine andereFörderleistung.
Abrasive Stoffe im Fördermedium führen zu vor-zeitigem Ausfall der Pumpen, deshalb sollte auf-bereitetes Wasser nach VDI 2035 oder VDTÜV-zugelassene Medien eingefüllt werden. Detailsbitte den Katalogen oder den Angeboten zu denjeweiligen Typen entnehmen.
Wurde eine Anlage zum Beispiel mit Wasser ab-gedrückt, entleert und nach sechs Wochen miteiner handelsüblichen Sole aufgefüllt, werdendie Inhibitoren der Sole den Rost in den Leitun-gen lösen und zu einem vorzeitigen Verschleiß in den rotierenden Teilen der Pumpe führen. Inoffenen Systemen ist das Fördermedium einerkontinuierlich überwachten Behandlung zuunterziehen und die geeignete Materialauswahlzu ermitteln.
Kommen Wassergemische zur Anwendung, istdie Füllung des Systems aus einem Vormisch-behälter mit dem korrekten Mischungsverhältnisvorzunehmen. Das nachträgliche Zugeben vonBeimischungen wird nicht an jeder Stelle zu einerausreichenden Konzentration führen und derEnergietransport ist nicht gleichmäßig. Außer-dem besteht in der Regel erhöhte Korrosions-gefahr.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 51
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Kräfte
Pumpen werden in Leitungssysteme eingebaut,die durch Temperaturausdehnungen oder Vibra-tion Kräfte hervorrufen, die durch das strömendeMedium direkt auf die Anschlussstutzen wirken.Zur Sicherheit sind die Pumpen ohne Spannun-gen und Lasten auf die Anschlussstutzen in dasLeitungssystem zu integrieren. Die Festpunktefür die Leitungen sind nach den bekanntenRegeln der Technik vorzusehen.
Fluide im Strömungszustand üben, aufgrund von Umlenkungen durch Bögen, Formstücke und Armaturen dynamische Kräfte aus. Deshalbsollten Pumpen besonders bei hohen Fließge-schwindigkeiten über Beruhigungsstrecken,Diffusoren oder Gleichrichter auf der Saug- und Druckseite eingebunden werden.
Temperaturen
Versagende Regeleinrichtungen lassen das För-dermedium von der Auslegung abweichen. AlsFolge ergeben sich bei zu hohen Fördermedien-temperaturen Kavitationen oder zu große Vo-lumenströme. Ist die Betriebstemperatur desFördermediums niedriger als geplant, sinkt derVolumenstrom. In beiden Fällen kann der Antriebüberlastet werden und der Motorschutz schaltetdie Pumpe zur Sicherheit aus. Da heute ausKostengründen die Anlagen ohne ständiges War-tungspersonal betrieben werden, ist eine Über-wachung der Temperaturen mit Warnmeldeein-richtung empfehlenswert.
Umgebungstemperaturen der Pumpen wirkendirekt auf den Antrieb und das Gehäuse. Die Ge-häuse vertragen in der Regel Über- und Unter-temperaturen, aber nur dann wenn dies nichtschockartig passiert. Der Elektroantrieb kannnicht unter 0°C oder über 40°C ohne besondereAuslegung betrieben werden. Maschinenauf-stellräume sind aus diesem Grunde gut zu belüf-ten oder zu kühlen. Direkte Strahlungswärme aufElektromotore ist zu verhindern.
Schaltungen
Motore für Stern-/Dreieckanlauf dürfen nichtauf Dauer im Stern laufen. 230 Volt Antriebekönnen keine 400 Volt verarbeiten. Auch zugeringe Spannungen führen zu Schäden anElektromotoren. Der Netzanschluss ist passendzum Antrieb (s. h. Kataloge) vorzunehmen.
Alle Pumpen führen dem Fördermedium Energiezu. Diese Bewegungsenergie wandelt sichaufgrund des Energieerhaltungssatzes (es gehtnichts verloren) in Wärme um. Solange einDurchfluss vorhanden ist wird die Wärme aus der Pumpe transportiert. Durch schließen vonDurchgangsventilen oder Beimischventilen der Verbraucher ist der Abtransport der Wärmeverhindert. Wärmedämmungen und Isolierungennach Energieeinsparverordnung wirken wie eineThermoskanne und der Pumpenraum heizt sichauf.
In der Praxis gerade im Kältebereich ist die Druckhaltung nicht für Temperaturen von über110°C ausgelegt, jedoch können diese in Pumpenbei Nullmengenbetrieb überschritten werden.Überströmeinrichtungen, die eine Abkühlungdes Mediums ermöglichen, bieten Abhilfe. Sinn-voller ist es, die Pumpe durch Überwachung derSchließstellung aller Regelventile auszuschalten.Durch einen Strömungssignalgeber ist ein Aus-schalten möglich. Hierbei ist die Pumpe zwi-schendurch per Zwangsanlauf wieder zu starten,um ein Öffnen der Regelventile zu erfassen.
Pumpenparallelbetrieb in einem Hydrauliksystemfunktioniert nur mit gleichen Pumpenleistungen,es sei denn eine Differenzdrucküberwachungprüft den Arbeitspunkt und gibt die kleinerePumpe erst dann frei, wenn ihre Druckleistungerreicht ist.
Pumpenreihenbetrieb in einem Hydrauliksystemfunktioniert nur mit gleichen Pumpenleistungen,es sei denn eine Mengenüberwachung prüft denArbeitspunkt und gibt die kleinere Pumpe erstdann frei, wenn ihre Mengenleistung erreicht ist.
In einem geschlossenen System kann einePumpe ihre volle Förderhöhe in Saugleistungumsetzen. Deshalb sollte die Druckhalteanlageimmer auf der Saugseite der Pumpe sein, oder indem Förderkreis ist kein Regelorgan, welches denDurchfluss begrenzt und damit den Zulaufdruckabsenkt. Ist dies aus Montagegründen nichtmöglich, ist der Auslegungsdruck der Druckhal-teanlage um die maximale Förderhöhe bei Null-menge der Pumpe zu erhöhen.
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52 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Stromversorgung
Stromversorgungen aus dem öffentlichen Ver-sorgungsnetz unterliegen gewissen Grenzbe-dingungen, die bei der Auslegung von Antriebenund Regeleinrichtungen berücksichtigt werden.Durch zu lange oder dünne Leitungen erfolgteine Spannungsabsenkung, die zu Minderleis-tungen und Überhitzungen führen kann. Auf-grund von Induktionsvorgängen sind Steuer-leitungen von Netzleitung getrennt zu verlegen.Anlagen sind vor Überspannung (z. B. Blitz) zuschützen und bei Unterspannung auszuschalten.Lösungen bieten Überspannungsableiter undNetzüberwachungsrelais mit allpoliger Trennungder Stromversorgung.
Sind Eigenstromanlagen, Netzersatzbetrieb oderUmrichterbetrieb geplant, sind folgende Bedin-gungen einzuhalten: • Alle Wilo-Pumpen sind für die Europaspannung
230/400 V (±10 %) nach DIN IEC 60038 vorgese-hen. Sie sind ab 1. 1. 1995 mit dem CE-Zeichengemäß EU-Maschinenrichtlinien gekennzeich-net. Bei Einsatz der Pumpen in Anlagen mitFördermedientemperaturen über 90 °C musseine entsprechend wärmebeständige An-schlussleitung verwendet werden.
Bei Betrieb der Wilo-Pumpen mit Steuergerätenoder Modul-Zubehör sind die elektrischenBetriebsbedingungen nach VDE 0160 einzuhal-ten. Bei Betrieb von Nass- und Trockenläufer-pumpen mit nicht von Wilo gelieferten Frequenz-umrichter-Fabrikaten, sind Ausgangsfilter zurGeräuschreduzierung am Motor und zur Vermei-dung von schädlichen Spannungsspitzen zu ver-wenden und folgende Grenzwerte einzuhalten:• Nassläuferpumpen mit P2 und Trockenläufer-
pumpen mit P2 <_ 1,1 kW Spannungsanstiegs-geschwindigkeit du/dt < 500 V/µs, Spannungs-spitzen û < 650 V.
• Bei Nassläufermotoren werden zur Geräuschre-duzierung Sinusfilter (LC-Filter) anstatt du/dt-Filter (RC-Filter) empfohlen.
• Trockenläuferpumpen mit P2 > 1,1 kW Span-nungsanstiegsgeschwindigkeit du/dt < 500V/µs, Spannungsspitzen û < 850 V.
Installationen mit großen Leitungslängen (l > 10 m) zwischen Umformer und Motor könnenzu Erhöhungen der du/dt- und û-Pegel führen(Resonanzfall). Gleiches gilt für den Betrieb mitmehr als 4 Aggregaten an einer Spannungsver-sorgung. Die Auslegung der Ausgangsfilter mussdurch den Hersteller des Frequenzumformersbzw. Filterlieferanten erfolgen. Werden durchden Frequenzumformer Verluste im Motor verur-sacht, so sind die Pumpen mit max. 95 % ihrerNenndrehzahl zu betreiben. Werden Nassläufer-pumpen an einem Frequenzumrichter betrieben,
dürfen folgende Grenzwerte an den Anschluss-Klemmen der Pumpen nicht unterschrittenwerden: Umin = 150 V, fmin = 30 Hz
Die Wahl des richtigen Motorschutzes ist Mit-entscheidend für die Lebensdauer und Betriebs-sicherheit einer Umwälzpumpe. Motorschutz-schalter sind bei drehzahlumschaltbaren Pumpennicht mehr zu vertreten, da deren Motorenunterschiedliche Nennströme in den verschiede-nen Stufen aufweisen und somit jeweils unter-schiedliche Absicherungen erfordern. Alle Nassläufer-Umwälzpumpen sind entweder• blockierstromfest,• mit internem Schutz gegen unzulässig hohe
Wicklungstemperaturen,• mit Motorvollschutz durch Wicklungsschutz-
kontakte (WSK) und separatem Auslösegerät, • mit Motorvollschutz und integrierter Auslöse-
mechanik (Baureihe siehe Katalogdaten).• Kein weiterer bauseitiger Motorschutz ist er-
forderlich, außer wenn für blockierstromfesteMotoren und Motoren mit internem Schutzgegen unzulässig hohe Wicklungstemperaturenvom EVU gefordert.
Standard-Trockenläufer-Pumpen sind durchbauseitige Motorschutzschalter mit Nennstrom-einstellung abzusichern. Motorvollschutz wirdjedoch nur erreicht, wenn ein Wicklungsschutz-kontakt oder ein Kaltleiterfühler zusätzlichüberwacht wird.
Ist die Trockenläufer-Pumpe mit einer amMotorgehäuse angebauten Regelung ausgestat-tet wird sie mit Motorvollschutz vom Herstellerausgerüstet.
Bei Frequenzumformerregelungen mit Dreh-stromanschluss ist die SchutzmaßnahmeSchutzerdung anzuwenden. Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nach DIN VDE 0664 sindnicht zulässig. Ausnahme: selektiv allstromsen-sitive Fl-Schutzschalter (empfohlener Nennfeh-lerstrom ∆ = 300 mA).
Maximale Vorsicherungen sind entsprechend derbauseitigen Installation und der eingebautenGeräte nach DIN/VDE vorzusehen. Aus denKatalogen ist der maximal zulässige Kabel-/Aderquerschnitt zu entnehmen. Bei der Kabel-auswahl sind die Umgebungsbedingungen imBetrieb zu beachten. Eventuell sind besondereBedingungen wie Druckwasserfestigkeit oderAbschirmungen etc. erforderlich.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 53
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Schwingungen
Jede umlaufende Maschine und jedes strömendeMedium erzeugt Schwingungen. Alle Wilo-Pumpen sind in schwingungsarmer Ausführung.Durch die Anlage kann es z. B. zu Resonanzenkommen und Schwingungen werden verstärkt.Aus diesem Grunde bitte nachfolgende Aus-führungen beachten.
Rohrleitungen und Pumpe sind spannungsfrei zu montieren. Die Rohrleitungen sind so zubefestigen, dass die Pumpe nicht das Gewichtder Rohrleitung trägt. Inline-Pumpen sind fürden direkten horizontalen und vertikalen Ein-bau in eine Rohrleitung konzipiert. Ab einerMotorleistung von 18,5 kW ist die Einbaulage mithorizontaler Pumpenwelle nicht zulässig. Beivertikal montierter Pumpe muss die Rohrleitungspannungsfrei sein und die Pumpe auf denPumpenfüßen abgestützt werden. Um Schwin-gungsverstärkung zu unterbinden, ist eineFundamentaufstellung zu empfehlen. Block-oder Normpumpen sind auf ausreichendenFundamenten bzw. Konsolen aufzustellen.
Die richtige Ausführung des Pumpen-Einzel-Fundamentes ist Mitentscheidend für den ge-räuscharmen Betrieb der Pumpen. Zur Erhöhungder schwingfähigen Masse und Kompensationunausgeglichener Massenkräfte ist die unver-mittelbare und starre Verbindung von Pumpen-aggregat und Fundamentblock empfehlenswert.Zur schwingungsisolierten Aufstellung ist jedochgleichzeitig die Trennung des Fundamentblocksselbst vom Baukörper durch eine elastischeTrenneinlage erforderlich.
Die Art und das Material der zu wählendenTrenneinlage hängt von einer Reihe unterschied-licher Faktoren (und Verantwortungsbereiche)ab, u. a. von der Drehzahl, Aggregatmasse und -schwerpunkt, der Baukonstruktion (Architekt)und der Entwicklung sonstiger Einflüsse durchRohrleistung etc. (Planer/Montagefirma).
Im Bedarfsfall wird empfohlen, einen qualifizier-ten Gebäudeakustiker mit der Auslegung und Ge-staltung – unter Berücksichtigung aller baulichund akustisch relevanten Kriterien – zu beauf-tragen.
Die äußeren Abmessungen des Fundament-blocks sollen in Länge und Breite ca. 15 bis 20 cmgrößer sein als die äußeren Abmessungen desPumpenaggregats. Es ist bei der Ausführung des Grundsockels darauf zu achten, dass keineSchallbrücken durch Putz, Fliesen oder Hilfskon-struktionen entstehen, welche die Dämmwir-kung unwirksam machen oder stark reduzieren.
Vom Planer/von der Montagefirma ist darauf zuachten, dass die Rohranschlüsse an die Pumpevöllig spannungsfrei, ohne jegliche Massen oderSchwingungseinflüsse auf das Pumpengehäuse,ausgeführt werden.
Auf Saug- und Druckseite der Pumpe werden fürdie Rohrleitungen vom Fundament getrennteFestpunkte empfohlen.
Bitte beachten sie auch dasKapitel „Pumpe als Geräusch-erzeuger“.
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54 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Standorte
Standardpumpen müssen witterungsgeschütztin einer trockenen, frost-/staubfreien, gut be-lüfteten und nichtexplosiven Umgebung instal-liert werden. Bei Außenaufstellung sind Sonder-motore und Sonderkorrosionsschutz erforderlich.
Der Einbau von Standardpumpen mit nach untengerichtetem Motor und Klemmkasten ist nichtzulässig. Freiraum (min. ca 1,2 m ohne Platzbe-darf für Material auf zwei Seiten) zum Ausbauvon Motor, Laterne und Laufrad ist vorzusehen.Bei Motornennleistung größer 4 kW wird einegeeignete Flaschenzugaufnahme für Installati-ons- und Wartungsarbeiten empfohlen. Werdendie Pumpen höher als 1,8m vom Boden installiert,sind bauseitig Arbeitsbühnen einzuplanen, diedauerhaft eingebaut oder in beweglicher Formjederzeit aufstellbar sind.
Bohrloch- und Tauchmotorpumpen sind aufDauer entsprechend ihrer Spezifikation mit einerminimalen und maximalen Wasserüberdeckungauszustatten. Ausreichend Platz für das Ab-senken und das Ziehen der Pumpen und derenVerrohrung ist stetig vorzuhalten. Bei Schacht-einbauten müssen entsprechend der gültigenUnfallverhütungsvorschriften Zwischenbühnenfür die Montage- und Wartungsarbeiten dauer-haft vorhanden sein.
Für Prüfzwecke der Pumpenleistung ist vor undnach der Pumpe eine Ein- und Auslaufstreckebeim Rohreinbau vorzusehen.
Die Minimalabmessung für die Messstelle Ad und As ist 2-mal Rohrdurchmesser, für Us 5+Nq/53 und für Ud 2,5. Empfehlenswert istder Einbau von Manometern mit Prüfhahn.
Alle bei den Pumpen angegebenen Bemessungs-leistungen und Betriebswerte der elektrischenAntriebe gelten bei einer Bemessungsfrequenzvon 50 Hz, einer Bemessungsspannung von230/400 V bis 3 kW bzw. 400/690 V ab 4 kW,einer Kühlmitteltemperatur – KT – (Lufttempe-ratur) von max. 40 °C und einer Aufstellhöhe bis1000 m über NN. In Fällen, die nicht mehr inner-halb dieser Parameter sind, muss die Bemes-sungsleistung herabgesetzt bzw. ein größererMotortyp oder eine höhere Wärmeklasse gewähltwerden.
Mindestentfernungen der Messstellen für dieDruckprüfung einer Pumpe
Us
As
Ud
Ad
D
D
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Steuer- / Regelart
Pumpen, die als Vordruckpumpen dienen, sinderst dann Ein-/Auszuschalten wenn die Men-genabnahme durch die Sekundärpumpenkreisebei der erforderlichen minimalen und maximalenWassermenge liegt. Bei Parallelbetrieb vonmehreren Vordruckpumpen ist eine selbsttätigeEin-/Ausschaltung der einzelnen Pumpe inner-halb ihrer zulässigen Arbeitsbereiche erforderlich.
Umwälzpumpen in Sekundärkreisen sind erstdann einzuschalten, wenn der Primärkreis dienotwendige Mindestmenge liefert. Sie sindAuszuschalten, wenn die Vordruckpumpe so vielDruck zur Verfügung stellt, dass sie in eine zugroße Menge laufen.
Erfolgt eine bauseitige, stufenlose Drehzahlre-gelung sind die minimale und maximale Drehzahlso zu begrenzen, dass eine Überlastung unter-bleibt und die Motoreigenkühlung gewährleistetist. Drossel- und Beipassregelungen im Pumpen-kreis sind so vorzunehmen, dass die maximal und minimal zulässigen Volumenströme stetiggewährleistet sind. Eine Überwachung derMedientemperatur mit einer selbsttätigenGrenzwertabschaltung der Pumpe ist sinnvoll.
Parallelbetrieb von Pumpen und gleichzeitige,stufenlose Regelung von einer, mehrerer oderaller Pumpen, ist nur bei einer lastabhängigenautomatischen Ein-, Zu- und Abschaltunginnerhalb der zulässigen Grenzen von Menge undFörderhöhe der einzelnen Aggregate möglich.
Damit Störungen und Schäden vermieden wer-den, ist der Vordruck bzw. die Druckhaltung zuüberwachen. Durch die ständig verändertenDruckverläufe in geregelten Pumpenkreisen istimmer eine andere Zuströmung möglich.
Formel für den Druckaufwand/die Förderhöhe H
HGes = Hgeo + HA HA = HVL + HVA
Berechnung
HGes = Hgeo + HVL + HVA
HVL = R · I
HVL = 100 · 75
HVL = 7.500 Pa
Ergebnis
HGes = Hgeo + HVL + HVA
HGes = 120.000 Pa + 7.500 Pa + 57.127 Pa
HGes = 184.627 Pa
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 57
Beispiele für die Pumpen-auswahl im KondensatorkreisBrunnensystem
Zur Ableitung der Wärme aus dem Kondensatorist ein Brunnensystem gewählt worden. Die Solefür den Saugbrunnen liegt ca. 10 m unter demBoden des Aufstellraumes für die Kältemaschine.Aufgrund des geodätischen Höhenunterschiedeswird eine Tauchmotorpumpanlage gewählt. Esergibt sich eine Rohrleitungslänge zwischenTauchpumpe und Anschlussstutzen der Kälte-maschine von 30 m. Die Ausgangsseite des Kon-densators liegt 2 m unter dem höchsten Punktder Rohrleitung zum Schluckbrunnen und hateine gesamte Rohrlänge von 45 m. Die Wärme-leistung beträgt 200 kW und soll mit einer Tem-peraturdifferenz von 6 K in das Brunnensystemabgeführt werden. Die Umwälzmenge wirdfolgend ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Berechnung
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
HA Druckverlust der Anlage in Pa
Hgeo Geodätischer Druckhöhenunterschied in Pa (1 m WS ˜ 10.000 Pa)
HGes Gesamtdruckverlust in Pa
HVL Druckverlust Rohrleitung in Pa
HVA Druckverlust Armaturen in Pa
R Rohrreibungswiderstand in Pa/m
L Rohrlänge
ζ Widerstandswerte in Pa
ρ Dichte des Mediums in kg/m3
w2 Fließgeschwindigkeit in m/s2
Z Druckverlustformstücke in Pa
Σ Summe der Verluste
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =200
1,16 · 6m3/h·
VPU = 28,74 m3/h·
Die Solldruckhöhe ergibt sich aus den Rohrlei-tungserfordernissen. Der gesamte Höhenunter-schied beträgt 12 m. Als Rohrleitungsmaterialwird eine PVC-Ausführung in Nennweite 100gewählt. Der R-Wert beträgt 100 Pa/m bei einerDurchflussgeschwindigkeit von ca. 1 m/s. Auf-grund der installierten Armaturen, Bögen unddes Kondensatorwiderstands ergibt die Additionvon 8 Bögen, Saugventil und 2 Absperrklappen einenζ-Wert von 114,13.
HVA = Z
ρ · w2
Z = Σζ · Pa2
999,6 · 12
Z = 114,13 · Pa2
Z = 57.127 Pa
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
58 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 40
35
30
25
20
15
10
5
0 5
13
10 15 20 25 30 35 40
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 28,74 m3/h
Förderhöhe 18,5 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 10 °C
Dichte 0,9996 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,31 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 31,3 m3/h
Förderhöhe 20,3 m
Es ist eine Tauchmotorpumpe mit einer Förder-leistung von Q = 28,74 m3/h und H = 18,5 mauszuwählen.
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-Sub TWU 6-2403 mit Kühlmantel.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 59
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
Der Kondensatorkreis wird über einen offenenKühlturm gekühlt. Bei gleicher Leistung von200 kW und einer Temperaturdifferenz von 5 Kergibt sich folgender Volumenstrom:
Formel für Volumenstrom V̇PU
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =200
1,16 · 5m3/h·
VPU = 34,48 m3/h·
Zur Druckverlustberechnung ist eine Rohrlängevon 88 m gegeben, mit 14 Bögen, 4 Absperrven-tilen und einem Höhenunterschied von 2,2 mzwischen Minimalwasserspiegel und Düsenstock.Es wird eine PVC Verrohrung gewählt mit NW 80.Daraus resultiert ein Widerstandsbeiwert ζ = 59,7. Das Ergebnis ist:
Es ist eine Blockpumpe mit einer Förderleistungvon Q = 34,48 m3/h und H = 16,5 m auszuwählen.
Formel für den Druckaufwand/die Förderhöhe H
HGes = Hgeo + HA HA = HVL + HVA
Berechnung
HGes = Hgeo + HVL + HVA
HVL = R · I
HVL = 400 · 88
HVL = 35,200 Pa
Ergebnis
HGes = Hgeo + HVL + HVA
HGes = 22.000 Pa + 35.200 Pa + 107.230 Pa
HGes = 164.430 Pa
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
HA Druckverlust der Anlage in Pa
Hgeo Geodätischer Druckhöhenunterschied in Pa (1 m WS ˜ 10.000 Pa)
HGes Gesamtdruckverlust in Pa
HVL Druckverlust Rohrleitung in Pa
HVA Druckverlust Armaturen in Pa
R Rohrreibungswiderstand in Pa/m
L Rohrlänge
ζ Widerstandswerte in Pa
ρ Dichte des Mediums in kg/m3
w2 Fließgeschwindigkeit in m/s2
Z Druckverlustformstücke in Pa
Σ Summe der Verluste
HVA = Z
ρ · w2
Z = Σζ · Pa2
999,6 · 1,92
Z = 59,7 · Pa2
Z = 107.230 Pa
Offenes Kühlturmsystem
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
60 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-CronoBloc-BL 40/130-3/2 mit Rotgusslaufrad.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da der Was-serspiegel im Kühlturm ca. 12 m über dem Pum-penzulauf liegt. Das Medium muss jedoch stän-dig abgesalzt und wegen der Korrosions- undLegionellen-Problematik behandelt werden.
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 26
24
20
22
16
18
12
14
10
4
8
2
0 8 124
1
ø 126
ø 126
16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
Förderstrom Q [m3/h]
NPS
H [m
] 10
4
8
2
0 8 124 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
ø 126
Förderstrom Q [m3/h]
Wir
kung
sgra
d [%
] 80
40
60
20
0 8 124 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
ø 126
Förderstrom Q [m3/h]
Wel
lenl
eist
ung
P2
[kW
] 4
2
3
1
0 8 124 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 34,48 m3/h
Förderhöhe 16,5 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 32 °C
Dichte 0,9951 kg/dm3
Kinematische Viskosität 0,7605 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 37,3 m3/h
Förderhöhe 19 m
Wellenleistung P2 2,51 kW
Drehzahl 2000 1/min
NPSH 3,43 m
Laufraddurchmesser 125 mm
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 61
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
Geschlossenes Kühlturmsystem
Aufgrund der Winterfestigkeit wird die Leistungvon 200 kW über einen geschlossenen Kühlturmrückgekühlt. Antifrogen L mit einer Konzentra-tion von 40 % zu Wasser 60 % ist zum Frost-schutz eingefüllt.
Formel für Volumenstrom V̇PU
Berechnung
VPU =200
1,04 · 5m3/h·
VPU = 38,46 m3/h·
Zur Druckverlustberechnung ist eine Rohrlängevon 88 m gegeben, mit 14 Bögen und 4 Absperr-ventilen. Es wird eine PVC Verrohrung gewähltmit NW 80. Daraus resultiert ein Widerstands-beiwert ζ = 59,7. Das Ergebnis ist:
Eine Blockpumpe mit einer Förderleistung von Q = 38,46 m3/h und H = 19,9 m wird gewählt.
VPU =QN
1,04 · ∆�m3/h·
·
Formel für den Druckaufwand/die Förderhöhe H
HGes = (Hgeo + HA) · fp HA = HVL + HVA
Berechnung
HGes = (Hgeo + HVL + HVA) · fp
HVL = R · I
HVL = 400 · 88
HVL = 35.200 Pa
Ergebnis
HGes = (Hgeo + HVL + HVA) · fp
HGes = (0 + 35.200 Pa + 111.422 Pa) · 1,36
HGes = 199.406 Pa
HVA = Z
ρ · w2
Z = Σζ · Pa2
1.034 · 1,92
Z = 59,7 · Pa2
Z = 111.422 Pa
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
62 Änderungen vorbehalten 02/2006 WILO AG
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-CronoBloc-BL 40/140-4/2.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Das Membranaus-dehnungsgefäß ist für eine Volumenausdehnungvon 2 bis 5 % zu bestimmen.
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 30
242628
2022
1618
1214
10
468
20 8 124
1
ø 138
ø 138
ø 138
ø 138
16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
NPS
H [m
]W
irku
ngsg
rad
[%]
Wel
lenl
eist
ung
P2
[kW
]
Förderstrom Q [m3/h]
10
468
20 8 124 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
Förderstrom Q [m3/h]
100
406080
200 8 124 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
Förderstrom Q [m3/h]
5
234
10 8 124 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 38,46 m3/h
Förderhöhe 19,9 m
Fördergut Antifrogen L(40 %)
Fluidtemperatur 27 °C
Dichte 1,039 kg/dm3
Kinematische Viskosität 5,963 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 41,3 m3/h
Förderhöhe 23,1 m
Wellenleistung P2 2,57 kW
Drehzahl 2000 1/min
NPSH 3,67 m
Laufraddurchmesser 138 mm
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 63
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
Im Falle der Wärmerückgewinnung kann dieFörderleistung mit einer größeren Temperatur-spreizung bestimmt werden. Sinnvoll ist eineDifferenz von 20 K. Bei gleicher Leistung von 200 kW und einer Temperaturdifferenz von 20 Kergibt sich folgender Volumenstrom:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Berechnung
VPU =200
1,16 · 20m3/h·
VPU = 8,62 m3/h·
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
Es wird eine Stahlverrohrung gewählt mit einerRohrlänge von 36m in NW 50, mit 8 Bögen und 4Flachschiebern. Daraus resultiert ein Wider-standsbeiwert ζ = 74,9. Das Ergebnis lautet:
Zur Minimierung der Wartungskosten wird eineNassläuferpumpe mit einer Förderleistung von Q = 8,62 m3/h und H = 4,09 m gewählt.
Wärmerückgewinnung über eine Gebäudebeheizung und Warmwasserbereitung
Formel für den Druckaufwand/die Förderhöhe H
HGes = Hgeo + HA HA = HVL + HVA
Berechnung
HGes = Hgeo + HVL + HVA
HVL = R · I
HVL = 160 · 36
HVL = 5.760 Pa
Ergebnis
HGes = Hgeo + HVL + HVA
HGes = 0 + 5.760 Pa + 35.165 Pa
HGes = 40.925 Pa
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
HA Druckverlust der Anlage in Pa
Hgeo Geodätischer Druckhöhenunterschied in Pa (1 m WS ˜ 10.000 Pa)
HGes Gesamtdruckverlust in Pa
HVL Druckverlust Rohrleitung in Pa
HVA Druckverlust Armaturen in Pa
R Rohrreibungswiderstand in Pa/m
L Rohrlänge
ζ Widerstandswerte in Pa
ρ Dichte des Mediums in kg/m3
w2 Fließgeschwindigkeit in m/s2
Z Druckverlustformstücke in Pa
Σ Summe der Verluste
HVA = Z
ρ · w2
Z = Σζ · Pa2
977,7 · 0,982
Z = 74,9 · Pa2
Z = 35.165 Pa
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
64 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0 5
12
max
min
10 15 20 25 30
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 8,62 m3/h
Förderhöhe 4,09 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 70 °C
Dichte 0,9777 kg/dm3
Kinematische Viskosität 0,4084 mm2/s
Dampfdruck 0,3121 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 8,88 m3/h
Förderhöhe 4,3 m
Leistungsaufnahme P1 0,295 kW
Drehzahl 2600 1/minAchtung!Die Pumpe muss ständig bei Betrieb der Kälte-maschine die erforderliche Wassermengeumwälzen. Dies ist durch eine hydraulischeWeiche, Wärmeübertrager, Überströmventileoder Beipässe sicherzustellen.
Notwendige Rückkühlwerke sind mit einereigenen Pumpe wie vor beschrieben auszulegen.Bei Zugabe von Frostschutzmitteln ist eineSystemtrennung durch Wärmeübertrager zuempfehlen.
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-TOP-S 50/43-PN 6/10.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Kondensatorkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 2 bis 5 % ausgestattet sein.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 65
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
Erdkollektoranlage
Zur Sicherheit gegen Einfrieren wird die Anlagemit einer Glykolmischung (40% Antifrogen N +60% Wasser) befüllt. Die Umwälzmenge wird wiefolgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Berechnung
VPU =200
0,97 · 6m3/h·
VPU = 34,29 m3/h·
VPU =QN
0,97 · ∆�m3/h·
·
Die Solldruckhöhe ergibt sich aus den Rohrlei-tungserfordernissen. Als Rohrleitungsmaterialwird eine PVC-Ausführung in Nennweite 125gewählt. Der R-Wert beträgt 50 Pa/m bei einerDurchflussgeschwindigkeit von ca. 0,8 m/s.Aufgrund der installierten Armaturen, Bögen unddes Kondensatorwiderstands ergibt die Additionvon 8 Bögen und 2 Absperrklappen einen ζ –Wert von109,63. Für den Kollektor sind noch 20 kPa einzu-rechnen und die Rohrlänge ist mit 75 m zu be-rücksichtigen.
Es ist eine Pumpe mit einer Förderleistung von Q = 34,29 m3/h und H = 9,0 m auszuwählen.
Formel für den Druckaufwand/die Förderhöhe H
HGes = (Hgeo + HA) · fp HA = HVL + HVA
Berechnung
HGes = (Hgeo + HVL + HVA) · fp
HVL = R · I
HVL = 50 · 75
HVL = 3.750 Pa
Ergebnis
HGes = (Hgeo + HVL + HVA) · fp
HGes = (0 + 3.750 Pa + 57.537 Pa) · 1.47
HGes = 90.092 Pa
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
HA Druckverlust der Anlage in Pa
Hgeo Geodätischer Druckhöhenunterschied in Pa (1 m WS ˜ 10.000 Pa)
HGes Gesamtdruckverlust in Pa
HVL Druckverlust Rohrleitung in Pa
HVA Druckverlust Armaturen in Pa
R Rohrreibungswiderstand in Pa/m
L Rohrlänge
ζ Widerstandswerte in Pa
ρ Dichte des Mediums in kg/m3
w2 Fließgeschwindigkeit in m/s2
Z Druckverlustformstücke in Pa
Σ Summe der Verluste
HVA = Z + Kollektorwiderstand
ρ · w2
Z = Σζ · Pa2
1.070 · 0,82
Z = 109,63 · Pa2
Z = 37.537 Pa
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
66 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 12
9
10
11
8
7
6
5
4
3
2
1
0 5
1
Ø 173
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 34,29 m3/h
Förderhöhe 9 m
Fördergut Antifrogen N(40 %)
Fluidtemperatur 10 °C
Dichte 1,073 kg/dm3
Kinematische Viskosität 4,507 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 34,7 m3/h
Förderhöhe 9,22 m
Wellenleistung P2 1,31 kW
Drehzahl 1450 1/min
NPSH 2,39 m
Laufraddurchmesser 173 mm
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-CronoLine-IL 65/170-1,5/4.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Kondensatorkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 67
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K O N D E N S AT O R K R E I S
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-CronoBloc-BL 80/150-1,5/4.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Kondensatorkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Der geschlossenen Kreislauf einer Erdspießan-lage wird mit einem Druckverlust von 3,1 m ange-geben, es ist noch der Druckaufwand für denKondensator von 2 m zu addieren. Die Pumpemuss eine Förderhöhe von mindestens 5,1 mleisten.
Gegen Einfrieren wird die Anlage mit einer Gly-kolmischung (40 % Tyfocor L und 60 % Wasser)befüllt. Die Umwälzmenge wird wie folgt ermit-telt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung0,97 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 2-6 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =200
1,01 · 4m3/h·
VPU = 49,32 m3/h·
VPU =QN
1,01 · ∆�m3/h·
·
Es ist eine Pumpe mit einer Förderleistung von Q = 49,32 m3/h und H = 5,1 m auszuwählen.
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 7
5,56
6,5
54,5
43,5
32,5
2
11,5
0,50 10
1
Ø 144
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 49,32 m3/h
Förderhöhe 5,1 m
Fördergut Tyfocor L(40 %)
Fluidtemperatur 10 °C
Dichte 1,045 kg/dm3
Kinematische Viskosität 6,604 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 52,6 m3/h
Förderhöhe 5,78 m
Wellenleistung P2 1,41 kW
Drehzahl 1450 1/min
NPSH 2,54 m
Laufraddurchmesser 144 mm
Erdspießanlage
Berechnung
68 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Beispiele für die Pumpen-auswahl im Kaltwasserkreis
Der Förderstrom wird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =227
1,16 · 6m3/h·
VPU = 32,61 m3/h·
Aus einer Rohrnetzberechnung wird der Druck-verlust des Systems von 4,65 m als maximalePumpenförderhöhe übernommen. Auf Grund desHauptdruckverlustes von 3 m im einzelnen Ver-braucherkreis ist eine Pumpe mit konstanterDruckregelung auszuwählen.
Mengenregelung mit Durchgangsventilen
Mengenregelung mit Durchgangsventilen undPumpenleistungsanpassung
M
M
M
M
65 kW
37 kW
6 °C
12 °C
125 kW
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 32,61 m3/h
Förderhöhe 4,65 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 6 °C
Dichte 0,9999 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,474 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 32,6 m3/h
Förderhöhe 4,65 m
Leistungsaufnahme P1 0,699 kW
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 14
987
13
101112
6543210 5
max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
10 15 20 25 30 35 40 45
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Förderstrom Q [m3/h]
Leis
tung
sauf
nahm
e P1
[kW
] 0,9
0,6
0,5
0,8
0,7
0,4
0,3
0,2
0,1
max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
Berechnung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 69
Wilo-Stratos 65/1-12 PN 6/10 ist die Wahl. DiesePumpe ist wartungsarm und arbeitet mit gerin-gem Energieaufwand. Zum Schutz vor Korrosiondurch Kondenswasser wird die Pumpe mit einerWilo-ClimaForm ausgestattet.
Durch eine Überwachung der Öffnungsstellungder Regelventile ist die Pumpe bei geschlossenenVentilen zum Schutz vor Trockenlauf auszu-schalten. Ist dies nicht möglich, z.B. weil dieEntfernungen der Verteilleitung zu lang sind, istan den Enden der Verteilleitung eine Überströ-mung von 10 % dauerhaft sicherzustellen (s. h.Kurzstrecke in der Prinzipskizze). Achtung:Pumpe hierfür eventuell größer auslegen!
Eine Kavitation ist auszuschließen, da eingeschlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absiche-rung sollte der Verdampferkreis ein eigenesSicherheitsventil besitzen und mit einem eige-nen Membranausdehnungsgefäß für eine Volu-menausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K A LT WA S S E R K R E I S
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K A LT WA S S E R K R E I S
70 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Mengenregelung mit Verteilventil
Zur Temperaturhaltung an der Regelstrecke derVerbraucher wird eine Mengenregelung mitVerteilventilen gewählt. Die Pumpe benötigt imkleinsten Lastfall einen Förderstrom von 10 % imAuslegungspunkt, welcher über Drosselventileoder Mengenbegrenzer in der Beimischleitungabgesichert wird.
Der Förderstrom wird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =227
1,16 · 5m3/h·
VPU = 38,79 m3/h·
Da eine große Rohrstrecke bis zu den Verbrau-chern zu überwinden ist, kann eine ∆p-v gere-gelte Pumpe ausgewählt werden. Von der För-derhöhe von 8,2 m der Pumpe werden nur 4 m imVerbraucherkreis benötigt.
Mengenregelung mit Verteilventilen und Pumpenleistungsanpassung
M
55 kW
45 kW
18 °C
23 °C
125 kW
M
M
M
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 38,79 m3/h
Förderhöhe 8,2 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 18 °C
Dichte 0,9966 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,053 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 38,8 m3/h
Förderhöhe 8,2 m
Leistungsaufnahme P1 1,34 kW
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 14
987
13
101112
6543210 5
12 m
max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Förderstrom Q [m3/h]
Leis
tung
sauf
nahm
e P1
[kW
] 1,8
1,2
1
1,6
1,4
0,8
0,6
0,4
0,2
0 5
12 m
max
min
10 m
8 m6 m
4 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Berechnung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 71
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K A LT WA S S E R K R E I S
Nur die Wilo-Stratos 80/1-12 ist unter Berück-sichtigung von geringen Wartungs- und Be-triebskosten eine gute Wahl. Die einzustellendeSollwertlinie im Regelzustand verläuft zwischen8,6 m (max. Drehzahl) und 4,3 m (min. Regel-drehzahl). Dies gewährleistet bei richtig einge-stellter Beipassstrecke, dass nur maximal 10 %vom Auslegungsvolumen zur Temperaturhaltungim Verteilkreis strömt.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
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72 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Beimischschaltung zur Temperaturregelung
Für eine optimale Leistungsanpassung wurdeeine Beimischschaltung direkt am Verbraucherausgewählt. Eine Temperaturhaltung ist für dieVerbraucherkreise nicht erforderlich. Der benö-tigte Volumenstrom wird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,03 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,03 · ∆�m3/h·
·
VPU =775
1,03 · 4m3/h·
VPU = 188,11 m3/h·
Aus der Rohrnetzberechnung wird der Pumpen-förderdruck von 16,5 m entnommen. Aus Frost-schutzsicherheit wird die Anlage mit einer Tyfo-cor-Wassermischung (40 % zu 60 %) betrieben.Zur Stabilisierung der Ventilautorität an denVerbraucherreglern wird ein konstanter Diffe-renzdruck an der Pumpe gefordert. Anstelleeines Überströmventils oder eines Differenz-druckreglers ohne Hilfsenergie kommt nur einegeregelte Pumpe für einen energetisch günsti-gen Betrieb in Betracht.
Beimischschaltung mit Dreiwegeventilen undPumpenleistungsanpassung
M
250 kW
75 kW
18 °C
22 °C
450 kW
M
M
M
M
M
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 188,1 m3/h
Förderhöhe 16,5 m
Fördergut Tyfocor (40 %)
Fluidtemperatur 18 °C
Dichte 1,061 kg/dm3
Kinematische Viskosität 4,14 mm2/s
Dampfdruck 1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 188 m3/h
Förderhöhe 16,5 m
Leistungsaufnahme P1 13,1 kW
NPSH 6,58 m
Laufraddurchmesser 0 mm
Mindestvolumenstrom 20 m3/h bei ∆p=16,5 m
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 36
24
28
32
20
16
12
4
8
0 40
1
8 m
16 m
24 m
32 m
80 120 160 200 240 280 320
40 80 120 160 200 240 280 320
NPS
H [m
]W
elle
nlei
stun
g P
2 [k
W]
Förderstrom Q [m3/h]
1012
468
20
0
202428
81216
440 80 120 160 200 240 280 320
Förderstrom Q [m3/h]
Berechnung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 73
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M K A LT WA S S E R K R E I S
Die ausgewählte Wilo-CronoLine-IL-E 100/8-33BF R1 benötigt einen Mindestumlauf von 20 m3/h,der durch Überströmstrecken abzusichern ist.Sind die Öffnungsstellungen der Verbraucher-regler über 90 % auf Beimischung gestellt,müssen die Überströmventile zum Schutz derPumpe elektromotorisch öffnen.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Beispiele für die Pumpen-auswahl im Verdampferkreis
Der Kreislauf einer Verbraucheranlage wird miteinem Druckverlust von 13,1 m angegeben. Es istnoch der Druckaufwand für den Verdampfer von5 m zu addieren. Die Pumpe muss eine Förder-höhe von mindestens 18,1 m leisten.
Die Umwälzmenge wird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 2-12 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =200
1,16 · 6m3/h·
VPU = 28,74 m3/h·
Es ist eine Pumpe mit einer Förderleistung vonQ = 28,74 m3/h und H = 18,1 m auszuwählen.
Verdampferkreislauf mit konstantem Volumenstrom
Verteilschaltung im Verdampferkreislauf vorden Verbrauchern
VerdampferKondensator
M M M
Die ausgewählte Pumpe ist die Wilo-CronoLine-IL 50/260-3/4.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 30
15
20
25
10
5
0 5
1
Ø 255
10 15 20 25 30 35 40 45
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 28,74 m3/h
Förderhöhe 18,1 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 16 °C
Dichte 0,9989 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,11 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 29 m3/h
Förderhöhe 18,4 m
Wellenleistung P2 2,66 kW
Drehzahl 1450 1/min
NPSH 2,56 m
Laufraddurchmesser 255 mm
74 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Berechnung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 75
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Hydraulischer Entkoppler im Verdampferkreislauf
VerdampferKondensator
Hydraulischer Entkoppler im Verdampferkreislauf
Der Kreislauf einer Verdampferanlage inklusivehydraulischem Entkoppler wird mit einem Druck-verlust von 5,85 m angegeben. Die Pumpe musseine Förderhöhe von mindestens 5,85 m leisten.Die Umwälzmenge wird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 2-12 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =223
1,16 · 4m3/h·
VPU = 48,1 m3/h·
Es ist eine Pumpe mit einer Förderleistung von Q = 43,1 m3/h und H = 5,85 m auszuwählen.
Zur Minimierung der Betriebs- und Wartungs-kosten wird eine Nassläuferpumpe Wilo-Stratos80/1-12 gewählt. Vorteilhaft ist, dass dieserPumpenkreislauf nicht mit einem Regulierventilzur konkreten Betriebspunkteinstellung ausge-stattet werden muss. Eingestellt wird am Soll-werteinsteller der Pumpe.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 14
987
13
101112
6543210 5
12 m max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 48,1 m3/h
Förderhöhe 5,85 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 16 °C
Dichte 0,9989 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,11 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 48,1 m3/h
Förderhöhe 5,85 m
Leistungsaufnahme P1 1,37 kW
Berechnung
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M V E R D A M P F E R K R E I S
76 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Eisspeicherbetrieb mit 100 kW und einer Medientemperatur von -4° C
Verdampfer
Verdampferpumpe
Kondensator
Eisspeicher 1 Eisspeicher 2
Eisspeicherpumpe
Ventil 1Ventil 5
Ventil 3
Ventil 4
Ventil 2
M M
M
M M
Verdampferkreislauf mit Eisspeicher
Zur Sicherstellung des Funktionsablaufes wirdein Antifrogen L-Wassergemisch (40 % zu 60 %)als Fördermedium gewählt. Der Volumenstromwird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,02 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 10-20 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,02 · ∆�m3/h·
·
VPU =100
1,02 · 3m3/h·
VPU = 32,68 m3/h·
Die Systemdruckverluste werden aus der Berech-nungsvorlage mit 9 m übernommen. Die vorläu-figen Pumpendaten sind mit folgenden Schrittenzu ermitteln.
Schritt 1:
(15,41)0,50
B = 2,80 · 3,49(32,68)0,25 · (9)0,125
Schritt 2:
CQ � CH � (2,71)-0,165 · (log 3,49)3,15 � 0,98
Schritt 3:
32,68QW = = 33,48 m3/h
0,976
9HW = = 9,22 m
0,98Berechnung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 77
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M V E R D A M P F E R K R E I S
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 14
987
13
101112
6543210 5
12 m max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Förderstrom Q [m3/h]
Leis
tung
sauf
nahm
e P1
[kW
] 1,8
1,2
1
1,6
1,4
0,8
0,6
0,4
0,2
0 5
12 m
max
min
10 m8 m
6 m
4 m
2 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Schritt 4:
Wilo-Stratos 80/1-12 im Eisspeicherbetriebmit 100 kW
Schritt 5:
Cη = 3,49-(0,0547 · 3,490,69) = 0,85
ηvis = 0,85 · 0,66 = 0,56
Schritt 6:
33,48 · 9,22 · 1,053Pvis = = 1,58 kW
367 · 0,56
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 33,48 m3/h
Förderhöhe 9,22 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 20 °C
Dichte 0,9982 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,001 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 33,5 m3/h
Förderhöhe 9,22 m
Leistungsaufnahme P1 1,34 kW
Dampfdruck 0,1 bar
MotordatenNennleistung P2 1,3 kW
Leistungsaufnahme P1 1,57 kW
Nenndrehzahl 3300 1/min
Nennspannung 11,34 kW~230 V, 50 Hz
Max. Stromaufnahme 6,8 A
Schutzart IP 44
Zulässige Spannungstoleranz +/- 10
Die gewählte Wilo-Stratos 80/1-12 ist an derGrenze ihres Leistungsvermögens ausgelegt.Eine Betriebstemperaturverminderung unter -4°C ist nicht möglich. Besser ist eine Betriebs-weise mit -3°C bei sonst gleichen Ausgangsda-ten.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
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78 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Hydraulischer Entkoppler im Verdampferkreislauf mit Temperaturregelungfür die Umwälzpumpe
VerdampferKondensator
Verdampferkreislauf mit variablem Volumenstrom
Hydraulischer Entkoppler im Verdampferkreis-lauf mit Temperaturregelung für die Umwälz-pumpe
Der Kreislauf einer Verdampferanlage inklusivehydraulischem Entkoppler wird mit einem Druck-verlust von 5,85 m angegeben. Die Pumpe musseine Förderhöhe von mindestens 5,85 m leisten.Aufgrund der stufigen Leistungsanpassung desVerdampfers kann seine Durchflussleistungzwischen 30 % und 100 % verändert werden.
Die Umwälzmenge wird wie folgt ermittelt:
Formel für Volumenstrom V̇PU
Abkürzung Beschreibung1,16 spez. Wärmekapazität [Wh/kgK]
∆� Auslegungs-Temperatur-Differenz
[K] 2-12 K für Standardanlagen
QN Wärmebedarf [kW]
VPU =QN
1,16 · ∆�m3/h·
·
VPU =200
1,16 · 4m3/h·
VPU = 43,1 m3/h·
Es ist eine Pumpe mit einer Förderleistung von Q = 43,1 m3/h und H = 5,85 m auszuwählen.
Zur Minimierung der Betriebs- und Wartungs-kosten wird eine Nassläuferpumpe Wilo-Stratos80/1-12 mit einem LON-Modul gewählt. Vorteil-haft ist, dass dieser Pumpenkreislauf nicht miteinem Regulierventil zur konkreten Betriebs-punkteinstellung ausgestattet werden muss.Eingestellt wird durch den Maschinenregler, derPumpe wird passend zur Kälteleistung undMedientemperatur der benötigte Sollwert vorge-geben. Es ist auch ein Stellerbetrieb der Pumpemöglich. Durch konkrete Drehzahlvorgabe istzwischen 20 m3/h und 48,1 m3/h jeder gewün-schte Förderstrom einstellbar.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 14
987
13
101112
6543210 5
12 m max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 43,1 m3/h
Förderhöhe 5,85 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 16 °C
Dichte 0,9989 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,11 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 48,1 m3/h
Förderhöhe 5,85 m
Leistungsaufnahme P1 1,37 kW
Berechnung
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 79
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M V E R D A M P F E R K R E I S
Verteilschaltung und variabler Volumenstromim Verdampferkreislauf
Im gemeinsamen Kreislauf von Verdampfer undVerbrauchern kann die Fördermenge variabel denErfordernissen angepasst werden. Der Verdamp-fer darf zwischen 17,5 m3/h und 43,1 m3/h betrie-ben werden. Die Widerstände in der Verteillei-tung bis zum ersten Abgang eines Steigestran-ges betragen einschließlich Verdampfer 9,0 m.Für den Anschluss der Steigestränge einschließ-lich Verbraucher sind 3,0 m bei voller Leistungnotwendig.
Aufgrund der abnehmenden Druckerfordernis imErzeugerteil ist eine Förderhöhe von 4,48 m beieinem Fördervolumen von 17,3 m3/h erforderlich.
Verteilschaltung und variabler Volumenstrom im Verdampferkreislauf
VerdampferKondensator
M
M
M
Ausgewählt wurde eine Wilo-VeroLine-IP-E80/115-2,2/2. Durch eine bauseitige Regelungkann der Pumpe an die Betriebserfordernisangepasster Sollwert vorgegeben werden. Alter-nativ dazu kann der Steigestrang – mit dergrößten Druckerfordernis im Erzeugerteil undseiner Zubringerleitung – mit einem Differenz-druckgeber ausgestattet werden. Die Regelkurveist im nebenstehenden Bild „rot“ gekennzeich-net.
Die geforderte Mindestmenge von 17,5 m3/h wird durch die Voreinstellung der Verteil- undBeipassmengen gewährleistet.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 43,1 m3/h
Förderhöhe 12 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 16 °C
Dichte 0,9989 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,11 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 43,1 m3/h
Förderhöhe 12 m
Wellenleistung P2 kW
Drehzahl 2880 1/min
NPSH 1,99 m
Laufraddurchmesser 115 mm
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 18
8
10
16
12
14
6
4
2
0
12 m
8 m
4 m
10 20 30 40 50 60 70 80 90
B E I S P I E L E F Ü R D I E P U M P E N A U S WA H L I M V E R D A M P F E R K R E I S
80 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Die ausgewählt Wilo-Stratos 100/1-12 hält(innerhalb der Regeldifferenz des PID-Reglers) inVerbindung mit einem Wilo-CRn-System denVolumenstrom konstant. Über die Messblendewird der Differenzdruck konstant gehalten;automatisch stellt sich ein gleichbleibenderVolumenstrom ein. Das Ventil im Beipass ist soeinzustellen, dass bei voller Drehzahl nur 50 m3/hüber dieses fließen. Im Regelbereich der Ab-nahme in den Sekundärkreisen wird eine Druck-absenkung im Vorlauf und eine Druckanhebungim Rücklauf entstehen. Hierdurch wird derDurchfluss über das Beipassventil auf Null gehen.
Eine Kavitation ist auszuschließen, da ein ge-schlossener Kreislauf vorliegt. Zur Absicherungsollte der Verdampferkreis ein eigenes Sicher-heitsventil besitzen und mit einem eigenenMembranausdehnungsgefäß für eine Volumen-ausdehnung von 5 bis 7 % ausgestattet sein.
Mengenregelung im Verdampferkreislauf
Verdampfer, die eine Verteilpumpe und Misch-kreispumpen in ihrem hydraulischen Systembesitzen, können unterschiedliche Durchflüssebekommen. Damit eine gute Regelfähigkeit desKreises erhalten bleibt, wird bei gewissen Vo-raussetzungen konstanter Volumenstrom benö-tigt. Mittels einer Messblende und eines Druck-messumformers kann die Pumpe innerhalb ihresKennfeldes den Durchfluss konstant halten.
Bei einer Leistungsabnahme von 350 kW Kälte-leistung wird ein Volumenstrom von 50 m3/h be-nötigt. Sind alle Sekundärkreise geschlossen,fließt dieses Volumen über den Kurzschlusskreis.Wenn alle Sekundärkreise Wasser aus dem Pri-märkreis ziehen, entsteht ein zusätzlicher Diffe-renzdruck von 3 m. Dies bedeutet, dass die Pri-märkreispumpe nicht mehr einen Differenzdruckvon 5,8 m aufbauen muss, sondern nur noch von2,8 m.
Verdampferkreislauf mit Messblende
Verdampfer
Primärkreis
Sekundärkreis16 °C
18 °C
6°C
12 °C
M MM MM MM M M
M
∆p
Förderstrom Q [m3/h]
Förd
erhö
he H
[m] 14
987
13
101112
6543210 5
12 m max
min
10 m
8 m
6 m
4 m
2 m
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
BetriebsdatenvorgabeFörderstrom 50 m3/h
Förderhöhe 5,8 m
Fördergut Wasser
Fluidtemperatur 6 °C
Dichte 0,9989 kg/dm3
Kinematische Viskosität 1,474 mm2/s
Dampfdruck 0,1 bar
Hydraulische Daten (Betriebspunkt)Förderstrom 50 m3/h
Förderhöhe 5,8 m
Leistungsaufnahme P1 1,45 kW
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 81
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 83
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bei der Auswahl von ArmaturenZu einer Kaltwasseranlage gehören stets ver-schiedene Bauteile, die – jedes für sich, beson-ders im Systemverbund – zielgerichtet auf dieErfüllung der gestellten Klimatisierungs- oderKühlungsaufgaben hin geplant und dimensio-niert werden müssen. Der Ingenieur muss früh-zeitig auch ökonomische Rahmenbedingungenberücksichtigen: Einerseits die Investitionskos-ten, andererseits auch die späteren Betriebskos-ten und Maßnahmen, die diese minimieren.Dabei spielen die jeweiligen Wirkungsgrade derKomponenten und des Gesamtsystems eine ent-scheidende Rolle: Denn je nach dem Lastzustand(Volllast/Teillast) der Anlage ergeben sich vonei-nander abweichende Wirkungsgrade, die sichnegativ auf den Energiebedarf und die Betriebs-kosten auswirken.
Welche Möglichkeiten gibt es hier zur Optimie-rung, wie kann man solche Probleme – in derPlanung und im Betrieb – in den Griff bekommenund beherrschen? Betrachten wir dazu denKreislauf zwischen dem Wasserkühlsatz und denVerbraucherstellen. Der Transport des Kühlwas-sers vom Wasserkühlsatz zu „Nutzern“ wie RLT-Geräten, Fancoils, Umluftkühlern etc. wird durchUmwälzpumpen erzeugt.
Dabei ist eine nutzenorientierte Verteilung desKaltwassers über die Dimensionierung der Rohr-leitungen (Querschnitte) und der Regulierventilevorzunehmen. Grundsätzlich ergibt sich bei derAuslegung ein minimaler und ein maximalerDimensionierungswert, der abhängig ist von denInvestitions- und Betriebskosten. Geringe Inves-titionskosten bedeuten in der Regel geringeQuerschnitte bei Rohrleitungen und Armaturenmit relativ kleinen Pumpenanschlussstutzen.Diese Lösung bewirkt jedoch hohe Druckverlusteim Wassernetz, und daraus resultieren hohe Be-triebskosten. Umgekehrt bedeuten aber höhereInvestitionskosten nicht automatisch geringereBetriebskosten!
VerdampferKondensator
Primärkreis(Erzeugerteil)
Kältemaschine
Sekundärkreis(Verbraucherteil)
6°C
12 °C
n=konst.
M M
Bezogen auf die spezifischen Anforderungen dervorgegebenen Musteranlage wird aufgezeigt,dass in der Praxis oft einige Bauteile in das hy-draulische Netz eingeplant werden, die nichtzwingend erforderlich sind.
Das geschieht oft aus Unkenntnis und falschverstandenem Sicherheitsdenken. Außerdemwerden dadurch oft erhebliche und „vermeid-bare“ Betriebskosten erzeugt. Im Vordergrundsteht die Aufgabe, alle Bauteile im Hinblick aufihr Verhalten in normaler Betriebssituation undden damit verbundenen Kosten zu betrachten.Dies ist um so wichtiger, da sämtliche KostenDeutschland zu einem Hoch-Preisstandortmachen. Das Beispiel ist auf jeden Produktions-,Verwaltungs-, oder Wohnbereich übertragbar.Die physikalischen und wirtschaftlichen Voraus-setzungen sind identisch. Es wird eine Basis fürdie Planung von Kühlwasserverteilsystemenpräsentiert, die in Zukunft funktionssichere undwirtschaftliche Anlagen gewährleistet.
W I R T S C H A F T L I C H K E I T S B E T R A C H T U N G B E I D E R A U S WA H L V O N A R M AT U R E N
84 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Aus ökonomischen Gründen wurde eine Tren-nung zwischen Maschinenkühlung und derRaumluftkühlung gewählt. Für den Maschinenteilsind 20200,00 kg/h Wasser-Glykol-Gemisch vonder Umwälzpumpe zu bewegen. Die Temperaturwird durch ein Beimischventil geregelt und denLasten angepasst. Aufgrund der Fördermenge isteine Pumpe mit einem Anschlussstutzen von DN50 ausreichend. Die Rohrleitung ist in DN 100gewählt. Um die Erstellungskosten gering zuhalten, könnten die aus Wartungsgründen erfor-derlichen Absperreinrichtungen vor und nach derPumpe in DN 50 sein. Ein kV-Wert von 40 für dasRegelventil ist für eine Ventilautorität von ca.70 % für eine sehr gute Regelung anzunehmen.Dies erfordert eine Pumpe mit einem Förder-druck von 91 kPa. Bei einem Betrieb von ca.3800 Stunden pro Jahr und einem Strompreis von€ 0,15 sind das € 604,00 Jahresbetriebskosten.
Alternativ ist der Einbau von AbsperrarmaturenDN 100 möglich, mit einem Regelventil, dessenkV-Wert 50 beträgt und eine Ventilautorität vonca. 44 % besitzt. Wird ein dichtschließendesVentil gewählt, kann auf eine Absperrarmaturverzichtet werden. Der erforderliche Förderdruckder Pumpe beträgt nur noch 71 kPa. Die Jahres-betriebskosten betragen nur noch € 457,00.Diese Alternative über 12 Jahre gerechnetbedeutet, dass € 1764,00 bei gleichbleibendenEnergiekosten eingespart werden. Für ca. € 300,00 mehr an Investitionskosten, die inner-halb von weniger als 2 Jahren über die Antriebs-kosten zurückfließen, entsteht danach pro Jahrein Gewinn von € 147,00.
Unter den gleichen Aspekten sind auch dieanderen Hydraulikkreise zu betrachten. In derRegel können größere kV-Werte für Regelventileund Absperrarmaturen bei guter Regelgütegewählt werden, mit dem großen Vorteil derBetriebskostensenkung und Amortisation inner-halb von weniger 2 Jahren.
Der Rüchflussverhinderer wird eingebaut, damitkeine Fehlzirkulation entsteht. Bei dichtschlie-ßenden Regelventilen kann auf ihn verzichtetwerden. Damit durch Schwerkraftwirkung keineunerwünschte Zirkulation innerhalb eines Rohresentsteht, ist auf eine sinnvolle Rohrdimensionie-rung zu achten.
Armatur Nennweite kV-Wert
Absperrklappe 50 80
Dreiwegeventil 50 40
Rückflussverhinderer 50 45
Armatur Nennweite kV-Wert
Absperrklappe 100 800
Dreiwegeventil 100 50
Rückflussverhinderer – –
M
M
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 85
W I R T S C H A F T L I C H K E I T S B E T R A C H T U N G B E I D E R A U S WA H L V O N A R M AT U R E N
Handelsübliche Rückschlagklappen müssen miteinem Differenzdruck von mehr als 10 kPa betrie-ben werden. Geringere Differenzdrücke bedeu-ten, dass die Klappen in einem nicht stabilenBetriebspunkt arbeiten, wodurch Geräusche undinstabile Betriebszustände entstehen. In Zwei-rohranlagen mit variablen Volumenströmen istfür einen stabilen Betrieb der kleinste Durchflusszu ermitteln. Für diesen Durchfluss ist ein Klap-penwiderstand von mehr als 10 kPa einzuplanen.Für den Volllastzustand sind dann Differenzdrü-cke von über 50 kPa nur für die Rückschlagklappeder Umwälzpumpe zu überwinden. Es entstehenzusätzliche Betriebskosten, die in Abhängigkeitvom Wirkungsgrad der Pumpe bei einer Förder-leistung von 1 bis 70 m3/h ca. € 130,00 bis 3643,00 pro Jahrbetragen können. In diesem Beispiel ist für dieKühlwasserseite der Raumluftanlage zur Absper-rung der beiden Netzpumpen eine Absperrklappeoder ein Kugelhahn mit Stellantrieb zu empfeh-len, die bei nicht erforderlichem Betrieb denStrang automatisch schließen. Daraus ergebensich ca. € 656,00 geringere Betriebskosten proJahr.
Einsparpotenzial derPumpenleistung
Außenlufttemperatur* [°C]
Betr
iebs
stun
den
Σ[h/
y]
Pum
penl
eist
ung
[kW
]
100 %
0 %+35+10
-------Pumpenleistung bei ungere-gelten Pumpen und Umlenk-schaltung
----erforderliche Pumpenleistungbei geregelten Pumpen und beider Verwendung von Drossel-schaltung
*bezogen auf Standort Essen(NRW)
86 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Normen
DIN EN 1151-1Norm, 2006-11
Pumpen – Kreiselpumpen – Umwälzpumpen mitelektrischer Leistungsaufnahme bis 200 W fürHeizungsanlagen und Brauchwassererwär-mungsanlagen für den Hausgebrauch – Teil 1:Nichtautomatische Umwälzpumpen, Anforde-rungen, Prüfung, Kennzeichnung; DeutscheFassung EN 1151-1:2006
DIN EN 1151-2Norm, 2006-11
Pumpen – Kreiselpumpen – Umwälzpumpen mitelektrischer Leistungsaufnahme bis 200 W fürHeizungsanlagen und Brauchwassererwär-mungsanlagen für den Hausgebrauch – Teil 2:Geräuschprüfvorschrift (vibro-akustisch) zurMessung von Körperschall und Flüssigkeitsschall;Deutsche Fassung EN 1151-2:2006
DIN ISO 9905 Berichtigung 1Norm, 2006-11
Kreiselpumpen – Technische Anforderungen –Klasse I (ISO 9905:1994), Berichtigungen zuDIN ISO 9905:1997-03; Deutsche Fassung EN ISO9905:1997/AC:2006
DIN ISO 10816-7Norm-Entwurf, 2007-03
Mechanische Schwingungen – Bewertung derSchwingungen von Maschinen durch Messungenan nicht-rotierenden Teilen – Teil 7: Kreiselpum-pen für die Anwendung in der Industrie(einschließlich Messung der Wellenschwingun-gen); ISO/DIS 10816-7:2006
DIN V 4701-10 Beiblatt 1Vornorm, 2007-02
Energetische Bewertung heiz- und raumluft-technischer Anlagen – Teil 10: Heizung,Trinkwassererwärmung, Lüftung; Beiblatt 1:Anlagenbeispiele
DIN V 4701-10/A1Vornorm, 2006-12
Energetische Bewertung heiz- und raumluft-technischer Anlagen – Teil 10: Heizung,Trinkwassererwärmung, Lüftung
DIN EN 13831Norm-Entwurf, 2007-02
Ausdehnungsgefäße mit eingebauter Membrane für den Einbau in Wassersystemen;Deutsche Fassung prEN 13831:2007
ISO/TR17766
FachberichtKreiselpumpen für viskose Flüssigkeiten –Korrekturen der Leistungsmerkmale
DIN EN 809
Pumpen und Pumpenaggregate für Flüssigkeiten– Allgemeine sicherheitstechnische Anforderun-gen; Deutsche Fassung EN 809:1998
EN ISO 5198
Regeln für die Messung des hydraulischenBetriebsverhaltens – Präzisionsklasse(ISO 5198:1987); Deutsche Fassung EN 5198:1998
EN ISO 9906
Kreiselpumpen. Hydraulische Abnahmeprüfung– Klassen 1 und 2; (ISO 9906:1999); DeutscheFassung EN ISO 9906:1999
Flüssigkeitspumpen
Allgemeine Begriffe für Pumpen und Pumpenan-lagen, Definitionen, Größen, Formelzeichen undEinheiten; Deutsche Fassung EN 12723:2000
DIN 24901: Graphische Symbole für technischeZeichnungen – Flüssigkeitspumpen
DINEN 22858: Kreiselpumpen mit axialem Eintritt
DINEN 12262: Kreiselpumpen – TechnischeUnterlagen – Begriffe, Lieferumfang, Ausfüh-rung; Deutsche Fassung EN 12262:1998
DIN 24250: Kreiselpumpen Benennung undBenummerung von Einzelteilen – SammlungDIN-Haustechnik
Anhang
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 87
A N H A N G
Handbücher
2007, DIN-Taschenbuch 35 Schallschutz – Anforderungen, Nachweise,Berechnungsverfahren und bauakustische Prü-fungen
2007, DIN-Taschenbuch 85 Lüftungstechnische Anlagen VOB/STLB-Bau -VOB Teil B: DIN 1961, VOB Teil C: ATV DIN 18299,ATV DIN 18379
2007, DIN-Taschenbuch 171 Rohre, Rohrleitungsteile und Rohrverbindungenaus Reaktionsharzformstoffen
2007, DIN-Taschenbuch 386 Kältetechnik 1 – Sicherheit und Umweltschutz –Kälteanlagen
2007, DIN-Taschenbuch 387 Kältetechnik 2 – Kältegeräte, Fahrzeugkühlung
2007, DIN-Taschenbuch 388 Kältetechnik 3 – Bauteile, Betriebs- und Hilfs-stoffe
VDI-Handbuch Raumlufttechnik
VDI-Handbuch Wärme-/Heiztechnik
VDMA Einheitsblatt
24186-3 2002-09Leistungsprogramm für die Wartung von techni-schen Anlagen und Ausrüstungen in Gebäuden -Teil 3: Kältetechnische Geräte und Anlagen zuKühl- und Heizzwecken
24186-5 2002-09Leistungsprogramm für die Wartung von techni-schen Anlagen und Ausrüstungen in Gebäuden –Teil 5: Elektrotechnische Geräte und Anlagen
1988-10CAD-Normteildatei; Vorgaben für Geometrie undMerkmale; Zeichnungszeichen, Flüssigkeitspum-pen, Kompressoren, Ventilatoren, Vakuumpum-pen
24222 1998-05 Flüssigkeitspumpen – Heizungs-pumpen – Datenpunkte für Feldbussysteme
24252 1991-04Kreiselpumpen mit Schleißwänden PN 10(Waschwasserpumpen) mit Lagerträger;Bezeichnung, Nennleistung, Hauptmaße
24253 1971-02Kreiselpumpen mit Gehäusepanzer (Panzerpum-pen); einströmig, einstufig, mit axialem Eintritt;Leistungen, Hauptmaße
24261-1 1976-01Pumpen; Benennung nach Wirkungsweise undkonstruktiven Merkmalen; Kreiselpumpen
24261-3 1975-07Pumpen; Benennung nach Wirkungsweise undkonstruktiven Merkmalen; Rotierende Verdrän-gerpumpen
24277 2003-07 Flüssigkeitspumpen – Installation – Spannungs-armer Rohrleitungsanschluss
24278 2002-07Ersatz für Ausgabe 2000-04Kreiselpumpen – EDV-Baugrößenauswahlpro-gramm – Pflichtenheft (mit dazugehöriger elek-tronischer Fassung der Tabelle B.1 „Felddefinitio-nen“ aus Anhang B und einem Editor zur Ver-einfachung der Handhabung)
24279 1993-04Kreiselpumpen; Technische Anforderungen;Magnetkupplungs- und Spaltrohrmotorpumpen
24280 1980-11 Verdrängerpumpen; Begriffe, Zeichen, Einheiten
24284 1973-10 Prüfung von Verdrängerpumpen; AllgemeinePrüfregeln
24292 1991-08Flüssigkeitspumpen; Betriebsanleitungen fürPumpen und Pumpenaggregate; Gliederung,Checkliste, Textbaustein Sicherheit
24901-5 1988-10Graphische Symbole für technische Zeichnun-gen; Flüssigkeitspumpen; Darstellung in Fließbil-dern
A N H A N G
88 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Tabellen und Richtwerte
� 15° 30° 45° 60° 90°Oberfläche Oberfläche Oberfläche Oberfläche Oberfläche
glatt rauh glatt rauh glatt rauh glatt rauh glatt rauh
ζ für R = 0 0,07 0,10 0,14 0,20 0,25 0,35 0,50 0,70 1,15 1,30
ζ für R = d 0,03 – 0,0- – 0,14 0,34 0,19 0,46 0,21 0,51
ζ für R = 2 d 0,03 – 0,06 – 0,09 0,19 0,12 0,26 0,14 0,30
ζ für R �5 d 0,03 – 0,06 – 0,08 0,16 0,10 0,20 0,10 0,20
Anzahl der
Rundnähte – – – – 2 – 3 – 3 –
ζ – – – – 0,15 – 0,20 – 0,25 –
R
d
�
Krümmer gebogen
Kniestücke geschweißt
Verlustbeiwert
Qa/Q = 0,2 0,4 0,6 0,8 1ζa = - 0,4 0,08 0,47 0,72 0,91
ζd = - 0,17 0,30 0,41 0,51 –
ζa = 0,88 0,89 0,95 1,10 1,28
ζd = -0,88 -0,05 0,07 0,21 –
ζa = -0,38 0 0,22 0,37 0,37
ζd = 0,17 0,19 0,09 -0,17 –
ζa = 0,68 0,50 0,38 0,35 0,48
ζd = -0,06 -0,04 0,07 0,20 –
Qd
Qa
Q
Qd
Qa
Q
Qd
Qa
Q45°
Qd
Qa
Q45°
Der ζ-Wert des einfachen 90°-Krümmers istbeim Zusammenbau zu Mehrfachkrümmern dernachfolgenden Art nicht zu verdoppeln, sondernnur mit dem jeweils angegebenen Faktor zumultiplizieren, um den Verlust des Mehrfach-krümmers zu erhalten.
1,4 1,6 1,8
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 89
A N H A N G
Einlaufkantescharf ζ = 0,53 3 für ∆ =75° 60° 45°
gebrochen ζ = 0,25 0,55 0,20 0,05 ζ = 0,6 0,7 0,8
45°
Form d/D 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 ζ = 0,56 0,41 0,26 0,13 0,04
2 für � = 8° ζ = 0,07 0,05 0,03 0,02 0,01
� = 15° ζ = 0,15 0,11 0,07 0,03 0,01
� = 20° ζ = 0,23 0,17 0,11 0,05 0,02
3 ζ = 4,80 2.01 0,88 0,34 0,11
4 für 20Γ� � � 40Γ ζ = 0,21 0,10 0,05 0,02 0,01
d D
d D
dD
dD
Form 1
Erweiterungen
Form 2
Form 3
Verengungen
Form 4
A N H A N G
90 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Verlustwert ζ bei DN
Armatur [DN] 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400Flachschieber 0,65 0,6 0,55 0,5 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
Hähne [dE = DN] 0,15
Klappen 1,5 0,65 0,4 0,3 0,5 0,6 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3
Geradsitzventil 6,0
Schrägsitzventil 2,6
Freiflussventil 1,6
Rückschlagkappen 3,0
Fußventil 1,9 9,6 4,3 4,9 3,6 5,2 5,8 4,2 4,4 4,5 4,5 3,3 7,1 6,2 6,3 6,3 6,6
Eckventil 3,1 3,1 3,1 3,1 3,4 3,8 4,1 4,4 4,7 5,0 5,3 5,7 6,0 6,2 6,3 6,3 6,6
Lyrabogen-Glattrohr 0,8
Lyrabogen-Faltenrohr 1,6
Lyrabogen-Wellrohr 4,0
Wellrohrausgleicher 0,3
mit Leitrohr
Kraft
GeschwindigkeitsdifferenzSchichtdicke
Fläche
Definition der Viskosität
FlächeKraft
AF
m2N== � �
SchichtdickeGeschwindigkeitsdifferenz
dydv s-1== � �
�
�.
=�
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 91
A N H A N GRo
hrre
ibun
gs-W
ider
stan
d R
[mm
/m]
1
1,5
2
3
45
7
10
15
20
30
4050
300
200
150
100
70
0,1 m/s
0,2 m/s
0,3 m/s
0,4 m/s
0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 200 400 600
Durchflussmenge Q [m3/h]
0,5 m/s
0,6 m/s
0,7 m/s
0,8 m/s
0,9 m/s
1,0 m/s
1,2 m/s
1,4 m/s
1,6 m/s
1,8 m/s
2,0 m/s
2,2 m/s
2,8 m/s
3,0 m/s
3,5 m/s
4,0 m/s
2,4 m/s
2,6 m/s
DN 2
5DN 2
0
DN 1
5DN 1
0
DN 3
2
DN 4
0
DN 5
0DN
65
DN 150
DN 125
DN 100
DN 80
DN 200
DN 250
DN 300
DN 350
DN400
Rohr
reib
ungs
-Wid
erst
and
R [m
m/m
]
1
1,5
2
3
45
7
10
15
20
30
4050
300
200
150
100
70
0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 200 400 600
Durchflussmenge Q [m3/h]
5,0 m/s
3 /8
1 /2
3 /4
1
11 /4
DN 4
0
DN 5
0
DN 6
5DN
80
DN 1
00
DN 1
25DN
150
DN 2
00
4,0 m/s
3,0 m/s
2,0 m/s
1,5 m/s
1,0 m/s0,9 m/s0,8 m/s0,7 m/s0,6 m/s0,5 m/s0,4 m/s
0,3 m/s0,15 m/s
0,2 m/s
PVC-Rohr
Stahl-Rohr
Rohrreibungsverluste
A N H A N G
92 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Äthylenglykol mit 40% Beimischung
Antifrogen N Tyfocor
Medien- Dichte kinematische spezifische relativertemperatur Viskosität Wärme- Druck-
kapazität verlust[°C] ρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
-30 - - - -
-25 1080 26,73 3,43 2,313
-20 1079 18,59 3,44 2,147
-15 1078 13,63 3,45 1,999
-10 1077 10,38 3,46 1,868
-5 1076 8,14 3,47 1,751
0 1074 6,52 3,48 1,646
5 1072 5,33 3,49 1,553
10 1070 4,42 3,5 1,470
15 1068 3,72 3,51 1,396
20 1066 3,16 3,53 1,330
25 1064 2,72 3,54 1,271
30 1062 2,36 3,55 1,219
35 1059 2,07 3,56 1,172
40 1057 1,82 3,57 1,129
45 1054 1,62 3,59 1,091
50 1051 1,45 3,6 1,057
55 1048 1,31 3,61 1,026
60 1045 1,19 3,63 0,998
65 1042 1,09 3,64 0,972
70 1039 1,00 3,66 0,949
75 1036 0,93 3,67 0,927
80 1032 0,86 3,68 0,907
85 1029 0,80 3,7 0,887
90 1025 0,76 3,71 0,869
95 1022 0,71 3,73 0,851
100 1018 0,68 3,74 0,834
Dichte kinematische spezifische relativerViskosität Wärme- Druck-
kapazität verlustρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
- - - -
1099 21,9 3,29 2,012
1077 17,1 3,33 1,913
1075 13,4 3,36 1,799
1073 10,6 3,40 1,689
1071 8,49 3,43 1,588
1068 6,85 3,46 1,500
1066 5,57 3,49 1,438
1064 4,58 3,52 1,375
1061 3,81 3,55 1,313
1059 3,19 3,57 1,263
1056 2,70 3,60 1,225
1054 2,31 3,62 1,175
1051 1,99 3,64 1,138
1049 1,73 3,66 1,100
1046 1,52 3,68 1,075
1043 1,34 3,70 1,050
1040 1,20 3,72 1,025
1037 1,08 3,73 0,998
1034 0,99 3,75 0,975
1031 0,91 3,76 0.950
1028 0,85 3,77 0,925
1025 0,79 3,78 0,963
1022 0,75 3,79 0,888
1019 0,72 3,79 0,875
1016 0,69 3,80 0,850
1013 0,67 3,80 0,838
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 93
A N H A N G
Äthylenglykol mit 50% Beimischung
Antifrogen N Tyfocor
Medien- Dichte kinematische spezifische relativertemperatur Viskosität Wärme- Druck-
kapazität verlust[°C] ρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
-30 1101 71,54 3,17 2,886
-25 1100 43,62 3,18 2,654
-20 1099 29,13 3,20 2,45
-15 1097 20,66 3,21 2,27
-10 1095 15,32 3,23 2,110
-5 1093 11,73 3,24 1,969
0 1091 9,23 3,26 1,844
5 1089 7,42 3,27 1,733
10 1087 6,07 3,29 1,634
15 1085 5,05 3,31 1,547
20 1082 4,25 3,32 1,469
25 1079 3,62 3,34 1,399
30 1077 3,12 3,36 1,338
35 1074 2,71 3,37 1,282
40 1071 2,38 3,39 1,233
45 1068 2,10 3,41 1,188
50 1065 1,88 3,42 1,149
55 1062 1,68 3,44 1,112
60 1059 1,52 3,46 1,080
65 1056 1,38 3,47 1,050
70 1052 1,27 3,49 1,023
75 1049 1,17 3,51 0,997
80 1046 1,08 3,53 0,973
85 1042 1,00 3,54 0,951
90 1038 0,94 3,56 0,930
95 1035 0,88 3,58 0,910
100 1031 0,83 3,60 0,890
Dichte kinematische spezifische relativerViskosität Wärme- Druck-
kapazität verlustρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
1099 54,20 2,95 2,463
1096 37,00 2,99 2,250
1094 26,20 3,03 2,063
1091 19,20 3,07 1,938
1088 14,40 3,11 1,802
1086 11,20 3,14 1,738
1083 8,84 3,18 1,601
1081 7,13 3,21 1,550
1078 5,85 3,25 1,463
1075 4,88 3,28 1,412
1072 4,11 3,31 1,350
1070 3,51 3,34 1,300
1067 3,02 3,37 1,250
1064 2,63 3,40 1,213
1061 2,30 3,42 1,175
1058 2,03 3,45 1,150
1055 1,81 3,47 1,100
1052 1,62 3,50 1,750
1048 1,45 3,52 1,500
1045 1,32 3,54 1,020
1042 1,20 3,56 1,000
1038 1,10 3,58 0,975
1035 1,01 3,59 0,963
1031 0,93 3,61 0,938
1027 0,87 3,62 0,913
1024 0,81 3,63 0,888
1020 0,76 3,65 0,875
A N H A N G
94 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
Propylenglykol mit 40% Beimischung
Antifrogen L Tyfocor L
Medien- Dichte kinematische spezifische relativertemperatur Viskosität Wärme- Druck-
kapazität verlust[°C] ρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
-30 - - - -
-25 - - - -
-20 1056 44,42 3,62 2,660
-15 1055 31,09 3,64 2,385
-10 1053 22,25 3,65 2,163
-5 1051 16,34 3,66 1,983
0 1049 12,32 3,68 1,837
5 1047 9,53 3,69 1,716
10 1044 7,53 3,70 1,615
15 1042 6,06 3,71 1,529
20 1039 4,94 3,73 1,454
25 1036 4,08 3,74 1,386
30 1033 3,39 3,75 1,324
35 1030 2,86 3,77 1,266
40 1027 2,43 3,78 1,211
45 1024 2,10 3,79 1,159
50 1020 1,84 3,81 1,109
55 1017 1,63 3,82 1,061
60 1013 1,45 3,84 1,017
65 1010 1,31 3,85 0,977
70 1006 1,17 3,87 0,941
75 1002 1,05 3,88 0,910
80 998 0,95 3,89 0,885
85 994 0,85 3,91 0,865
90 991 0,77 3,92 0,849
95 987 0,72 3,94 0,838
100 983 0,68 3,95 0,829
Dichte kinematische spezifische relativerViskosität Wärme- Druck-
kapazität verlustρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
- - - -
- - - -
1059 44,7 3,53 2,405
1057 30,4 3,55 2,233
1055 21,4 3,57 2,033
1052 15,4 3,59 2,170
1050 11,4 3,61 1,805
1048 8,62 3,63 1,717
1045 6,69 3,64 1,600
1042 5,30 3,66 1,467
1040 4,28 3,68 1,350
1037 3,53 3,70 1,300
1037 2,96 3,72 1,233
1031 2,52 3,74 1,183
1028 2,18 3,76 1,150
1025 1,90 3,78 1,100
1022 1,69 3,79 1,067
1019 1,51 3,81 1,033
1015 1,36 3,83 1,017
1012 1,24 3,85 0,983
1008 1,14 3,87 0,950
1005 1,04 3,89 0,933
1001 0,96 3,91 0,917
997 0,89 3,92 0,900
994 0,82 3,94 0,883
990 0,72 3,96 0,867
986 0,70 3,98 0,833
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 95
A N H A N G
Propylenglykol mit 50% Beimischung
Antifrogen L Tyfocor L
Medien- Dichte kinematische spezifische relativertemperatur Viskosität Wärme- Druck-
kapazität verlust[°C] ρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
-30 1072 202,20 3,37 3,958
-25 1070 128,58 3,39 3,473
-25 1070 128,58 3,39 3,473
-15 1067 54,94 3,43 2,748
-10 1065 37,78 3,44 2,480
-5 1062 26,94 3,46 2,261
0 1060 19,89 3,48 2,081
5 1057 15,13 3,50 1,932
10 1054 11,80 3,52 1,807
15 1051 9,37 3,53 1,70
20 1048 7,55 3,55 1,608
25 1045 6,13 3,57 1,526
30 1042 5,01 3,59 1,451
35 1038 4,12 3,60 1,383
40 1035 3,43 3,62 1,319
45 1031 2,88 3,64 1,258
50 1027 2,45 3,66 1,201
55 1024 2,12 3,67 1,147
60 1020 1,84 3,69 1,098
65 1016 1,62 3,71 1,052
70 1012 1,42 3,73 1,011
75 1008 1,25 3,75 0,975
80 1004 1,10 3,76 0,944
85 1000 0,98 3,78 0,919
90 996 0,87 3,80 0,90
95 992 0,80 3,82 0,884
100 988 0,75 3,85 0,872
Dichte kinematische spezifische relativerViskosität Wärme- Druck-
kapazität verlustρ [kg/m3] ν [mm2/s] cP [kJ/kg·K] fP
1076 241 3,27 3,800
1074 128 3,29 3,200
1071 80,2 3,31 2,800
1068 52,3 3,33 2,533
1066 35,2 3,35 2,317
1063 24,5 3,37 2,100
1060 17,6 3,39 1,933
1057 13,0 3,41 1,800
1054 9,83 3,43 1,700
1051 7,64 3,46 1,600
1048 6,08 3,48 1,500
1045 4,94 3,50 1,417
1042 4,10 3,52 1,350
1038 3,46 3,54 1,283
1035 2,96 3,56 1,233
1032 2,58 3,58 1,183
1028 2,27 3,60 1,150
1025 2,02 3,62 1,117
1021 1,81 3,64 1,067
1018 1,64 3,66 1,033
1014 1,49 3,69 1,017
1010 1,36 3,71 0,983
1006 1,24 3,73 0,967
1003 1,14 3,75 0,950
999 1,04 3,77 0,917
995 0,94 3,79 0,900
991 0,85 3,81 0,883
96 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
A N H A N G
Dampfdruck und Dichte von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen
Diese Tabelle zeigt den Dampfdruck p [bar] unddie Dichte � [kg/m3] von Wasser bei unterschied-lichen Temperaturen t [°C]. Außerdem zeigt dieTabelle die absoluten Temperaturen T [K].
t [°C] T [K] p [bar] � [kg/m3] t [°C] T [K] p [bar] � [kg/m3] t [°C] T [K] p [bar] � [kg/m3]
0 273,15 0,00611 999,8 138 411,15 3,414 927,6
1 274,15 0,00657 999,9 61 334,15 0,2086 982,6 140 413,15 3,614 925,8
2 275,15 0,00706 999,9 62 335,15 0,2184 982,1 145 418,15 4,155 921,4
3 276,15 0,00758 999,9 63 336,15 0,2286 981,6 150 423,15 4,760 916,8
4 277,15 0,00813 1000,0 64 337,15 0,2391 981,1
5 278,15 0,00872 1000,0 65 338,15 0,2501 980,5 155 428,15 5,433 912,1
6 279,15 0,00935 1000,0 66 339,15 0,2615 979,9 160 433,15 6,181 907,3
7 280,15 0,01001 999,9 67 340,15 02733 979,3 165 438,15 7,008 902,4
8 281,15 0,01072 999,9 68 341,15 0,2856 978,8 170 443,15 7,920 897,3
9 282,15 0,01147 999,8 69 342,15 0,2984 978,2 175 448,15 8,924 892,1
10 283,15 0,01227 999,7 70 343,15 0,03116 977,7
180 453,15 10,027 886,9
11 284,15 0,01312 999,7 71 344,15 0,03253 977,7 185 458,15 11,233 881,5
12 285,15 0,01401 999,6 72 345,15 0,03396 976,5 190 463,15 12,551 876,0
13 286,15 0,01497 999,4 73 346,15 0,03542 976,0 195 468,15 13,987 876,4
14 287,15 0,01597 999,3 74 347,15 0,03696 975,3 200 473,15 15,50 864,7
15 288,15 0,01704 999,2 75 348,15 0,03855 974,8
16 289,15 0,01817 999,0 76 349,15 0,04019 974,1 205 478,15 17,243 858,8
17 290,15 0,01936 998,8 77 350,15 0,04189 973,5 210 483,15 19,077 852,8
18 291,15 0,02062 998,7 78 351,15 0,04365 972,9 215 488,15 21,060 846,7
19 292,15 0,02196 999,5 79 352,15 0,04547 972,3 220 493,15 23,198 840,3
20 293,15 0,02397 998,3 80 353,15 0,04736 971,6 225 498,15 25,501 833,9
21 294,15 0,02485 998,1 81 354,15 0,4931 971,0 230 503,15 27,976 827,3
22 295,15 0,02642 997,8 82 355,15 0,5133 970,4 235 508,15 30,632 820,5
23 296,15 0,02808 997,6 83 356,15 0,5342 969,7 240 513,15 33,478 813,6
24 297,15 0,02982 997,4 84 357,15 0,5557 969,1 245 518,15 36,523 806,5
25 298,15 0,03166 997,1 85 358,15 0,5780 968,4 250 523,15 39,776 799,2
26 299,15 0,03360 996,8 86 359,15 0,6011 967,8 255 528,15 43,746 791,6
27 300,15 0,03564 996,6 87 360,15 0,6249 967,1
28 301,15 0,03778 996,3 88 361,15 0,6495 966,5 260 533,15 46,943 783,9
29 302,15 0,04004 996,0 89 362,15 0,6749 965,8 265 538,15 50,877 775,9
30 303,15 0,04241 995,7 90 363,15 0,7011 965,2 270 543,15 55,058 767,8
275 548,15 59,496 759,3
31 304,15 0,04491 995,4 91 364,15 0,7281 964,4 280 553,15 64,202 750,5
32 305,15 0,04753 995,1 92 365,15 0,7561 963,8
33 306,15 0,05029 994,7 93 366,15 0,7849 963,0 285 558,15 69,186 741,5
34 307,15 0,05318 994,4 94 367,15 0,8146 962,4 290 563,15 74,461 732,1
35 308,15 0,05622 994,0 95 368,15 0,8453 961,6 295 568,15 80,037 722,3
36 309,15 0,05940 993,7 96 369,15 0,8769 961,0 300 573,15 85,927 712,2
37 310,15 0,06274 993,3 97 370,15 0,9094 960,2 305 578,15 92,144 701,7
38 311,15 0,06624 993,0 98 371,15 0,9430 359,6 310 583,15 98,700 690,6
39 312,15 0,06991 992,7 99 372,15 0,9776 958,6
40 313,15 0,07375 992,3 100 373,15 1,0133 958,1 315 588,15 105,61 679,1
Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 97
A N H A N G
t [°C] T [K] p [bar] � [kg/m3] t [°C] T [K] p [bar] � [kg/m3] t [°C] T [K] p [bar] � [kg/m3]
41 314,15 0,07777 991,9 102 375,15 1,0878 956,7 320 593,15 112,89 666,9
42 315,15 0,09198 991,5 104 377,15 1,1668 955,2 325 598,15 120,56 646,1
43 316,15 0,08639 991,1 106 379,15 1,2507 953,7 330 603,15 128,63 640,4
44 317,15 0,09100 990,7 108 381,15 1,3390 952,2 340 613,15 146,05 610,2
45 318,15 0,09582 990,2 110 383,15 1,4327 950,7
46 319,15 0,10086 989,8 350 623,15 165,35 574,3
47 320,15 0,10612 989,4 112 385,15 1,5316 949,1 360 633,15 186,75 527,5
48 321,15 0,11162 988,9 114 387,15 1,6362 947,6
49 322,15 0,11736 988,4 116 389,15 1,7465 946,0 370 643,15 210,54 451,8
50 323,15 0,12335 988,0 118 391,15 1,8628 944,5 474,15 647,30 221,2 315,4
120 393,15 1,9854 942,9
51 324,15 0,12961 987,6
52 325,15 0,13613 987,1 122 395,15 2,1145 941,2
53 326,15 0,14293 986,6 124 397,15 2,2504 939,6
54 327,15 0,15002 986,2 126 399,15 2,3933 937,9
55 328,15 0,15741 985,7 128 401,15 2,5435 936,2
56 329,15 0,16511 985,2 130 403,15 2,7013 934,6
57 330,15 0,17313 984,6
58 331,15 0,18147 984,2 132 405,15 2,8670 932,8
59 332,15 0,19016 983,7 134 407,15 3,041 931,1
60 333,15 0,19920 983,2 136 409,15 3,223 929,4
Weiterführende Literatur
Taschenbuch für Heizung- + Klimatechnik(Recknagel/Sprenger/Schramek), Oldenbourg-Industrieverlag, Essen 2006
Kreiselpumpen (Gülich), Springer-Verlag, Heidel-berg 2004
Taschenbuch der Kältetechnik (Pohlmann/Iket,Hrsg.), C.F. Müller-Verlag, Heidelberg 2005
Der Kälteanlagenbauer (Breidenbach), C.F. Müller-Verlag, Heidelberg 2003
98 Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
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Wilo-Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007 99
Informationsmaterial
Basiswissen
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Planungsinformationen
Systemwissen
Kälte-, Klima- undKühltechnik
Planungshandbuch
2007
Gesamtübersicht
Pumpen und Systeme für Gebäudetechnik, Industrie und kommunale Wasserversorgung und -entsorgung
Lieferprogramm – 50 Hz – 2007
Grundlagen derPumpentechnik
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Version 3.1.3 DEDeutschlandMärz 2005
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Änderungen vorbehalten 02/2007 WILO AG
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Planungshandbuch Kälte-, Klima- und Kühltechnik 02/2007
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