Das bedeutet, der örtliche Luftdruck pb ist höher als das Produkt aus Haltedruckhöhe HH und Dampfdruck und macht einen Zulaufdruck bei diesen Temperaturen überflüssig. Dieser Zusammenhang ist ursächlich auf die drastische Abnahme des Dampfdruckes bei kaltem Wasser zurückzuführen. Für die Praxis bedeutet das:
Pumpen mit negativer Mindest-Zulaufhöhe Herf sind in der Lage, im Saugbetrieb (nicht selbstansaugend) zu arbeiten.
Die Größe des Saugvermögens entspricht in etwa dem Wert der negativen Mindest-Zulaufhöhe abzüglich 1m Sicherheitsbereich.
Da die üblicherweise in der Gebäudetechnik eingesetzten Pumpen in der Regel nicht selbst ansaugen, sind folgende Bedingungen zur Gewährleistung eines Saugbetriebes zu erfüllen:
Befüllung und Entlüftung der saugseitigen Rohrleitung einschließlich Pumpe vor Inbetriebnahme.
Verhinderung von Luftansaugung während des Pumpenbetriebes (bei Lufteinschlüssen Zusammenbruch der Saugfunktion).
Verhinderung des Leerlaufens der Saugleitung bei Stillstand der Pumpe durch Einsatz eines Fußventils (Gefahr von Undichtigkeit bei Verschmutzung).
Rückschlagklappen in der Druckleitung sind nicht ausreichend, da bei Pumpenstillstand Luft über die Wellenabdichtung (Gleitringdichtung bzw. Stopfbuchse) angesaugt werden kann.
Allgemein ist die Saugfähigkeit von normal saugenden Pumpen auf Grund der Konstruktion auf einen Bereich max. 2 bis 4 m beschränkt. Für größere Saughöhen max. 8 bis 9 m und zur Selbstansaugung sind Spezialpumpen zu verwenden.
Liegt der vorgegebene Betriebspunkt einer Heizungsanlage zwischen zwei Pumpenkennlinien, so wird empfohlen, die kleinere zu wählen. Die damit verbundene Reduzierung des Förderstromes hat im Heizungsanlagensystem keine nennenswerten Auswirkungen auf die effektive Heizleistung. Dagegen stehen die Vorteile wie reduziertes Geräuschverhalten, geringere Anschaffungskosten und verbesserte Wirtschaftlichkeit. In der Heizungstechnik ist eine Unterdimensionierung bezüglich des berechneten Volumenstromes von bis zu ca. 10% üblich.
Zur Vermeidung von Kavitation (Dampfbildung innerhalb der Pumpe) muss im Pumpensaugstutzen stets ein ausreichender Überdruck (Zulaufhöhe) gegenüber dem Dampfdruck des Fördermittels herrschen. Für Nassläuferpumpen wird die Mindestzulaufhöhe als Maß für den erforderlichen Überdruck angegeben. Bei Trockenläufermotoren verwendet man im allgemeinen die NPSH Informationen.
NPSHavailable = NPSH Wert der Anlage
pe = Druck im Eintrittsquerschnitt der Anlage
pb = Luftdruck
pD = Dampfdruck des Fördermediums vor dem Eintrittsquerschnitt der Pumpe
ρ = Dichte des Fördermediums vor dem Eintrittsquerschnitt der Pumpe
g = Örtliche Fallbeschleunigung
ze = geodätische Höhendifferenz zwischen Eintrittsquerschnitt der Anlage und Bezugsniveau; das negative Vorzeichen gilt, wenn das Bezugniveau oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt
Hv = Verlusthöhe, resultierend aus den Druckverlust der saugseitigen Anlage
Der Bezugspunkt für den NPSH-Wert ist der Mittelpunkt des Laufrades, d.h. der Schnittpunkt der Pumpenwellenachse mit der zur ihr senkrechten Ebene durch die äußeren Punkte der Schaufeleintrittskante.
Der Betriebspunkt einer Kreiselpumpe kann nur dann ein Dauerbetriebspunkt sein, wenn in diesem Punkt gilt:
NPSHAnlage > NPSHPumpe + Sicherheitszuschlag
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).
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.
Ohne zusätzlich externe Ansaugvorrichtungen wird die Pumpensaugleitung entlüftet.
Kreiselpumpen ohne externe oder interne Ansaugvorrichtung können selbstsaugend seien, wenn die Pumpe vor dem eigentlichen Fördervorgang mit Wasser gefüllt ist. Bei diesen Pumpentypen verbleibt durch die Rückschlagklappe die Flüssigkeit nach dem Abschalten der Pumpe im Gehäuse.
Die für die Selbstansaugung notwendige Konstruktion beeinträchtigt den Pumpenwirkungsgrad.
Erhöhung des statischen Druckes an der Einbaustelle der Pumpe (Pumpe von der Höhenanordnung tiefersetzen, z. B. aus der Dachzentrale in den Keller, um den größeren geodätischen Druck der höheren Wassersäule auszunutzen. Die Pumpenleistung selbst bleibt unverändert).
Senkung der Fördermediumtemperatur (Reduzierter Dampfdruck pD).
Andere Pumpenausführung vorsehen (Verringerung der Nenndrehzahl und / oder andere Konstruktion mit reduzierten Haltedruckhöhe der Pumpe HH).
Diese entstehen, wenn der statische Druck in der Flüssigkeit unter dem zur jeweiligen Temperatur gehörigen Dampfdruck sinkt. Steigt dann wieder der statische Druck über den Dampfdruck in Strömungsrichtung gesehen, kommt es zu einer schlagartigen Kondensation der Dampfblasen.
Kavitation kann zu vorzeitigem Materialverschleiß sowie zu Geräuschemission führen. Daher soll Kavitation weitestgehend vermieden werden.
Allgemein erkennbar ist die starke Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl. Bei unveränderter Bauform entspricht:
Hohe Drehzahl -> Hohe Haltedruckhöhe
Niedrige Drehzahl -> Niedrige Haltedruckhöhe
Um etwaige Unsicherheiten bei der Auslegung des Betriebspunktes zu berücksichtigen, sind diese Werte bei der Auswahl der Pumpe mit einem Sicherheitszuschlag von 0,5 m zu erhöhen.
Für die Haltedruckhöhe HH ist per Definition messtechnisch festgelegt, dass bei der Haltedruckhöhe HH eine Mindestkavitation zulässig ist, die:
Die Förderhöhe der Pumpe im Nennpunkt um 3 % reduziert
Keine die Funktion und Lebensdauer beeinträchtigende Werkstoffzerstörungen auftreten lässt.
Durch die zulässige Kavitation können immer noch Kavitationsgeräusche auftreten, die zum Teil als störend empfunden werden.
Zur Beseitigung der Restkavitation ist es erforderlich, die errechnete Mindestzulaufhöhe mit einem Zuschlag von rd. + 1 bis + 5 m zu versehen. Dieser Zuschlag ist abhängig von der Drehzahl und vom Betriebspunkt der Pumpe.
Der Dampfdruck der Förderflüssigkeit beeinflusst wesentlich das Kavitationsverhalten und somit den NPSH-Wert der Anlage.
Der Dampfdruck gehört zu den wichtigen Stoffwerten von Flüssigkeiten für die Pumpenauswahl und hängt von der Fluidtemperatur ab.
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