Er berechnet sich aus der absoluten Energiehöhe abzüglich der Verdampfungsdruckhöhe. Dabei ist die Verdampfungsdruckhöhe mit dem Verdampfungsdruck zu berechnen, der zu der im Eintrittsquerschnitt der Pumpe herrschenden Temperatur gehört.
Unter dem vorhandenem NPSH-Wert, versteht man die von Seiten der Anlage bei einem gegebenen Förderstrom und der jeweiligen Förderflüssigkeit gegebene NPSH. (NPSH-Wert der Anlage)
Die erforderliche NPSH ist der kleinste Wert der NPSH, bei dem ein bestimmtes Kavitationskriterium eingehalten wird (z. B. Kavitationsverschleiß, Dampfblasenausbreitung, Schwingung, Geräusch, Förderhöhenabfall).
Die wichtigsten vier Kriterien sind:
WAS für ein Medium? –> Fördermedium
WIEVIEL Menge? –> Fördermenge
WOHIN, wie weit, wie hoch? –> Förderstrecke
WOMIT soll gepumpt werden? –> Förderaggregat
Bei bekannter Fördermenge und Förderstrecke kann mit Hilfe der Druckverlustberechnung die Förderhöhe berechnet werden. Fördermenge und Förderhöhe bilden zusammen den Soll-Betriebspunkt für die Pumpenauslegung.
Er gibt die Werte von Förderstrom und Förderhöhe an, die sich beim stationären Betrieb mit der zu der Förderhöhenkennlinie der Pumpe gehörigen Drehzahl n einstellen.“
Unter dem gewünschten Betriebspunkt soll der Punkt der Anlagenkennlinie verstanden werden, für den entsprechend der Rohrleitungsberechnungen eine Pumpe gesucht ist. Ziel der Auswahl ist es (neben anderen Kriterien, wie z. B. maximaler Wirkungsgrad), die Abweichung zwischen dem gewünschten Betriebspunkt und dem (wirklichen) Betriebspunkt zu minimieren.
Der Betriebspunkt der Anlage liegt immer im Schnittpunkt zwischen der Pumpen- und der augenblicklichen Anlagenkennlinie. Er wandert bei konstanter Drehzahl auf der Drosselkurve bei steigendem Rohrleitungswiderstand zu einem kleineren Volumenstrom. Der Betriebspunkt sollte in der Nähe des Wirkungsgradoptimums liegen.
Er wird durch den Förderstrom und die Förderhöhe bei der entsprechenden Betriebsdrehzahl bestimmt. Bei der Förderung hochviskoser Medien verschieben sich die Pumpenkennlinien und somit auch der Auslegungspunkt gegenüber der mit Wasser aufgenommenen Kennlinie.
Der Punkt setzt sich aus dem Volumenstrom Q und der Fördermenge H zusammen.
Zur Berechnung des Auslegungspunktes wird zunächst der erforderliche Volumenstrom (Fördermenge der Pumpe) bestimmt. Dieser kann je nach Anwendung von verschiedenen Größen abhängen (z.B. Wärmebedarf bei Heizungssystemen, anfallende Abwassermenge usw.). Mit Hilfe des berechneten Volumenstroms werden dann die Reibungsverluste der Rohrleitung bestimmt, die dann zusammen mit der statischen Förderhöhe die Gesamtförderhöhe der Pumpe ergibt.
Falls für die Anwendung eine Mindestfließgeschwindigkeit vorgeschrieben ist und diese für den berechneten Förderstrom nicht erreicht wird, wird der Bemessungsförderstrom angepasst, so dass die Mindestfließgeschwindigkeit erreicht wird. Die Pumpe läuft dann im Ausschaltbetrieb (diskontinuierlich).
Der Auslegungspunkt der Anlage ist für die Pumpenauswahl der gewünschte Betriebspunkt (Soll-Betriebspunkt). Die Standardpumpen besteht zwischen dem gewünschten und dem wirklichen Betriebspunkt in der Regel eine Abweichung. Die zulässige Abweichung hängt vom Einsatzgebiet ab und wird teilweise durch geltende Normen geregelt.
Bei drehzahlgeregelten Pumpen wird die Drehzahl der Pumpe so modifiziert, dass der Soll-Betriebspunkt exakt angefahren wird. Insbesondere bei Systemen, die in verschiedenen Lastzuständen betrieben werden (z.B. Heizungsanlage), ist dadurch ein effizienter Betrieb möglich.
In Abhängigkeit von der Konstruktion der Pumpe stehen weitere Möglichkeiten zur Verfügung, um die Pumpenkennlinie an den Sollbetriebspunkt anzupassen. Neben der Drehzahländerung sind folgende Methoden weit verbreitet:
Die beiden gebräuchlichsten Systeme sind:
Die Stopfbuchse – als traditionelle Wellenabdichtung – ist bedingt durch den Wartungsaufwand in der Haustechnik nur noch selten und eigentlich nur noch bei den Grundplattenpumpen üblich. Bei Inline-Pumpen ist sie in Spezialausführungen anzutreffen.
In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen sind unterschiedliche Stopfbuchspackungen und -einstellungen erforderlich. Allgemein kann man bei durchschnittlichen Betriebsdrücken / Temperaturen und normalen Wasserqualitäten davon ausgehen, daß eine Tropfwassermenge von im Mittel 10 Tropfen je Minute ausreichende Schmierung für die Stopfbuchse schafft. Im Einzelfall sind die speziellen Herstellerangaben zu beachten. Die Standzeit von Stopfbuchspackungen sollte zwischen 1 und 2 Jahren betragen. Bei besonders gering belasteten Stopfbuchspackungen sind auch mehrjährige Standzeiten keine Seltenheiten. Andererseits können extreme Wasserverhältnisse (Verschmutzung, Beimischungen, Überhitzungen etc.) die Standzeit drastisch verringern. Um Schäden der Welle durch aggressive Fördermedien bzw. unsachgemäße Behandlung der Stopfbuchse zu vermeiden, sollten Ausführungen mit Wellenschutzhülsen bevorzugt werden.
Die wartungsfreie Gleitringdichtung hat sich in der Haustechnik und vielen anderen Anwendungen als Standard für Pumpen mit Wellendichtung durchgesetzt.
Es treten bei Funktion keinerlei Wasserverluste auf und es sind keine Wartungsarbeiten während der Standzeit der Gleitringdichtung erforderlich. Die Standzeit bei durchschnittlichen Betriebs- und Wasserverhältnissen beträgt zwischen 1 und 2 Jahre, max. 3 Jahre. Extreme Wasserverhältnisse (Verschmutzung, Beimischungen, Überhitzung etc.) können die Standzeit drastisch verringern. In solchen Einsatzfällen ist die Eignung bzw. Sonderausführung für die Betriebsverhältnisse mit dem Hersteller abzustimmen. Bewährt hat sich in der Gebäudetechnik allgemein die Ausführung, welche:
drehrichtungsunabhängig funktioniert
mittels Faltenbalg elastisch auf der Welle sitzt (bei Gleitringdichtungsverschleiß automatische Nachjustierung durch die eingebaute Feder)
über die Werkstoffpaarung hart/weich (Keramik bzw. Hartmetall zu Kohle) optimale Schmiereigenschaft bietet
montiert ist auf einer Wellenschutzhülse aus Bronze oder Edelstahl.
Achtung:
Stopfbuchspackungen und Gleitringdichtungen sind Verschleißteile. Trockenlauf ist nicht zulässig und führt bei beiden Ausführungen zur Zerstörung der Dichtungen.
Das bedeutet, dass der lokale Luftdruck pb höher ist als die Summe aus positiver Netto-Saughöhe HH und Dampfdruck pv; der Eingangsdruck wird somit nicht mehr benötigt. Diese Wechselbeziehung basiert auf der drastischen Reduzierung des Dampfdrucks von Kaltwasser. In der Praxis bedeutet das:
Pumpen, die mit einem negativen Mindesteingangsdruck Herf arbeiten, sind in der Lage, einen Saughub zu erzeugen (nicht selbstansaugend).
Die Saugleistung ist ungefähr gleich dem Niveau des negativen minimalen Eingangsdrucks abzüglich 1m Sicherheitsfaktor.
Da Pumpen, die in der Regel in Verbindung mit der Haustechnik eingesetzt werden, keine selbstansaugenden Eigenschaften aufweisen, müssen die folgenden Bedingungen für den Betrieb des Saughubs erfüllt sein:
Be- und Entlüftung der saugseitigen Verrohrung einschließlich der Pumpe vor der Inbetriebnahme.
Vermeidung von Lufteinschlüssen während des Pumpenbetriebs (Belüftung führt zum Ausfall der Saugfähigkeit).
Vermeidung der Entwässerung von saugseitigen Rohrleitungen am Pumpenstand durch Bereitstellung und Installation eines Fußventils. (Leckgefahr durch Schmutzpartikel)
Die Abhängigkeit von Rückschlagventilen in der Druckleitung ist nicht ausreichend, da die Luft über die Wellendichtung (Gleitringdichtung oder Stopfbuchsendichtung) am Pumpenstand mitgerissen werden kann.
Die Saugfähigkeit von nicht selbstansaugenden Pumpen ist aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale im Allgemeinen auf den Bereich von max. 2 bis 4 m. Höhere Saughöhen (max. 8 bis 9 m) und selbstansaugender Betrieb erfordern den Einsatz von Spezialpumpen.
Man unterscheidet nach der Bewegungsart des Verdrängungskörpers oszillierende und rotierende Verdrängerpumpen.
Zu den oszillierenden Verdrängerpumpen gehören
Kolbenpumpe
Membranpumpe
Zu den rotierenden Verdrängerpumpen werden folgende Konstruktionen gezählt:
Schraubenspindelpumpe
Exzenterschneckenpumpe
Drehkolbenpumpe
Zahnradpumpe
Schraubenpumpe
Schlauchpumpe
Im Gegensatz zur Kreiselpumpe findet die Verdrängerpumpe häufig bei sehr hoher Viskosität des Fördermediums oder bei Dosiervorgängen ihren Einsatz.
