Wärme

Quo vadis Umwälzpumpen? Teil 3

Dienstag, 25.01.2022

Zusätzliche Bauteile, wie eine weitere Platine sowie BT-Sender, Relais und Anschlussklemmen, benötigen geringfügig mehr Platz, sind aber durchaus realisierbar. Beim Frischwassermodul hatte Grundfos diese Funktionen in einer kompakten Zusatzeinheit untergebracht, die mit der Pumpe via „Bluetooth“ kommunizierte. Das Pumpengehäuse könnte man ähnlich einer OEM-Pumpe so modifizieren, dass es verschiedene mechanische Zusatzfunktionen beinhaltet.

Abbildung: Fiktive Umwälzpumpe mit integriertem Zonenregler.
Quelle: Rolf-W. Senczek
Fiktive Umwälzpumpe mit integriertem Zonenregler.
Grafik: Erforderliche Zusatzfunktionen für den integrierten Zonenregler.
Quelle: Rolf-W. Senczek
Erforderliche Zusatzfunktionen für den integrierten Zonenregler.

Sensorik – integrierte oder externe Sensoren

Bei „UP Control“ könnten integrierte oder externe Sensoren zum Einsatz kommen zur Erfassung von:

▪ Temperatur – zur Erfassung der Medientemperatur in der Pumpe dient ein Sensor in der Elektronik oder im Motor bzw. direkt im Medium innerhalb des Pumpengehäuses. Weitere Temperaturen müssten über externe Sensoren erfasst werden.

▪ Differenztemperatur – hierzu wäre zusätzlich ein zweiter Sensor außerhalb der Pumpe erforderlich.

▪ Druck – ein Drucksensor innerhalb des Pumpengehäuses wäre erforderlich.

▪ Differenzdruck – entweder wird die Förderhöhe aus Pumpendaten ermittelt oder mit zwei Drucksensoren innerhalb des Pumpengehäuses gemessen. Will man den Differenzdruck in der Zone erfassen, braucht man zusätzlich zu einem internen einen weiteren externen Drucksensor.

▪ Volumenstrom – aus den Pumpenparametern einer elektronisch geregelten Pumpe lässt sich mit einiger Genauigkeit ohne weitere Sensorik der Volumenstrom ermitteln. Alternativ wäre ein externer Volumenstromsensor erforderlich.

▪ Wärmemenge – aus Differenztemperatur und Volumenstrom wäre auch die transportierte Wärmemenge zu ermitteln. Allerdings wäre deren Genauigkeit wohl nicht eichfähig und könnte daher nicht zu Abrechnungszwecken herangezogen werden.

▪ Brauchwarmwasserbereitung – zur zusätzlichen Steuerung der Warmwasserbereitung benötigte man Temperatursensoren in der PWH-Leitung beziehungsweise einen Strömungssensor in der PWC-Zulaufleitung.

▪ Raumtemperatursensor – zum Aufbau einer Raumtemperaturregelung sind zusätzlich ein Raumtemperatursensor und gegebenenfalls ein Außentemperaturfühler erforderlich, die am besten kabellos eingebunden werden.

▪ Elektrische Daten, wie Spannung und Leistungsaufnahme, können ohne größeren Aufwand aus der Pumpenelektronik gemeldet werden.

▪ Für die Reglerfunktion sind zusätzlich ein internes oder externes Display mit entsprechenden Bedien- und Anzeigemöglichkeiten oder die Bedienung von einem externen Bedientableau (z. B. Smartphone) erforderlich.

▪ Für die externen Sensoren würde die Regeleinheit geeignete Sensoranschlüsse oder eine kabellose Kommunikation (z. B. „Bluetooth“) benötigen.

Abbildung: Umwälzpumpe mit integriertem Umschaltventil und Schrittmotor.
Quelle: Grundfos
Umwälzpumpe mit integriertem Umschaltventil und Schrittmotor.

Aktuatoren zur Ventilsteuerung

Zur Steuerung eines Umschalt- oder Mischventils ist ein geeigneter Ausgang für dessen Motorantrieb erforderlich. Dabei kann es sich um einen thermischen Antrieb oder Motorantrieb mit Wechsel- oder Gleichstromversorgung handeln, der über ein Relais ein- oder umgeschaltet wird, oder aber um einen Schrittmotor, der eine geeignete Treibersoftware benötigt, die im Regelungsteil integriert werden kann. Gerade in wandhängenden Gas-Heizgeräten haben sich diese Schrittmotoren bewährt, da sie nicht nur sehr klein und kompakt, sondern auch außergewöhnlich günstig sind. Bei diesen Ventilen kann es sich um separate Bauteile in der Nähe der Pumpe oder um integrierte Ventilfunktionen innerhalb des Pumpengehäuses handeln. Thomas Blad hat für Grundfos A/S diverse Patente (z. B. EP3540234A1) angemeldet, die sich mit solchen Funktionen beschäftigen.

Abbildung: Umwälzpumpe mit integriertem Umschaltventil ohne Aktuator.
Quelle: Grundfos
Umwälzpumpe mit integriertem Umschaltventil ohne Aktuator.3

Aktuatorenlose Pumpen mit integrierter Ventilfunktion

Mittlerweile gibt es auch schon Versionen von Umwälzpumpen, die ohne separaten Aktuator die Ventilfunktion bewerkstelligen. Sie arbeiten zum Beispiel mit der Drehzahlvariation der Pumpe und verändern durch entsprechende Strömungsvariationen die Ventilstellung innerhalb der Pumpe. Im Extremfall unterscheidet sich die Pumpe äußerlich nur dadurch, dass sie einen dritten Rohranschluss besitzt.

Von Rolf-Werner Senczek
Pumpenexperte, ECOS (Environmental Coalition on Standards)
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