PuK - Prozesstechnik & Komponenten 2024
Eine seit mehr als 60 Jahren bestehende Fachzeitschrift mit Themen rund um Einsatz von Pumpen, Kompressoren und Komponenten.
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Pumpen und Systeme<br />
Hocheffizienzpumpen<br />
Hocheffizienzpumpen<br />
Bestens geregelt<br />
Jochen Krings<br />
Hohe Energiekosten rücken einmal<br />
mehr das Einsparpotenzial von Umwälzpumpen<br />
ins Licht. Aber wie<br />
groß sind die Unterschiede zwischen<br />
aktuellen und älteren Modellen<br />
wirklich? Und wann lohnt sich<br />
der Austausch?<br />
Schlüssel für die enormen Wirkungsgrade<br />
moderner Hocheffizienzpumpen<br />
sind Motorkonstruktion und<br />
Regelung. Die Baureihe Alpha2 beispielsweise<br />
ist mit einem hocheffizienten<br />
Permanentmagnetmotor<br />
ausgerüstet. Dieser braucht im Unterschied<br />
zu konventionellen Asynchronmotoren<br />
keine Energie für die<br />
Magnetisierung des Rotors und hat<br />
dadurch einen rund 30 Prozent höheren<br />
Wirkungsgrad. Außerdem sind<br />
die Bauteile der Pumpe dahingehend<br />
optimiert, dass typische Verluste auf<br />
ein Minimum reduziert werden. Das<br />
betrifft unter anderem die Statorwicklungen,<br />
Wirbelströme in Statorund<br />
Rotorlamellen, den Stromfluss<br />
in Rotorstangen und Abschlussringen<br />
sowie die Reibung in den Lagern. Die<br />
Hydraulik ist mit Hilfe von computergestützten<br />
Strömungssimulationen<br />
bis ins Detail optimiert. So wurde<br />
etwa das Laufrad gegenüber früheren<br />
Generationen vollständig neu<br />
entwickelt, um die Rotation der Motorwelle<br />
noch effizienter in Strömung<br />
umzusetzen.<br />
Auch die Werkstoffe tragen zu<br />
einem höheren Wirkungsgrad bei.<br />
Der Permanentmagnet-Rotor ist aus<br />
Neodym, das Spaltrohr aus Komposit-Werkstoff.<br />
Die kataphoretische<br />
Beschichtung des Gehäuses (ein elektrochemisches<br />
Tauchlackier-Verfahren)<br />
sorgt nicht nur für einen hochwertigen<br />
Korrosionsschutz, sondern<br />
reduziert mit ihrer besonders ebenmäßigen<br />
Oberfläche auch den Strömungswiderstand.<br />
Auch hier sind<br />
die Entwickler bis ins kleinste Detail<br />
gegangen, um den maximalen Wirkungsgrad<br />
zu erzielen.<br />
Abb. 1: Permanentmotor, hydraulische Optimierung bis ins letzte Detail und eine smarte Regelung<br />
ermöglichen höchste Wirkungsgrade (Alpha2 von Grundfos)<br />
(alle Abbildungen: Grundfos)<br />
Smarte Regelung<br />
Die Einführung der elektronischen<br />
Drehzahlregelung in den 1990er Jahren<br />
war ein wesentlicher Schritt, um<br />
Pumpen effizienter zu machen. Doch<br />
auch hier hat es erhebliche Fortschritte<br />
gegeben. Bei einer herkömmlichen<br />
Regelung wird lediglich eine Ausgangsgröße<br />
wie der Differenzdruck<br />
auf die Stellgröße zurückgeführt.<br />
Die speziellen Anlagenbedingungen,<br />
etwa die Verlustbeiwerte von Rohrleitungen,<br />
Einbauten, Kesseln und Heizkörpern,<br />
bleiben dabei jedoch weitgehend<br />
unberücksichtigt. Die Pumpe<br />
läuft somit nicht auf der für die Anlage<br />
optimalen Regelkennlinie.<br />
Moderne<br />
selbstadaptierende<br />
Pumpen wie die Alpha2 von Grundfos<br />
dagegen analysieren regelmäßig<br />
die Anlagenbedingungen und stellen<br />
die optimale Position der Proportionaldruck-Kennlinie<br />
selbsttätig<br />
ein. Der Vorteil: Die Pumpe läuft immer<br />
auf der optimalen Kennlinie, verbraucht<br />
also nicht mehr Energie als<br />
nötig. Kurzfristige Bedarfsschwankungen<br />
bleiben dabei unberücksichtigt,<br />
sie werden über die Proportionaldruck-Regelung<br />
ausgeglichen. Die<br />
AutoAdapt-Technologie<br />
vereinfacht<br />
Abb. 2: Aktuelle Hocheffizienzpumpen wie die Alpha2 sind noch einmal deutlich effizienter<br />
als ihre Vorgängergenerationen, die bereits zu den effizientesten ihrer Zeit gehörten<br />
18 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN <strong>2024</strong>
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