Inhaltsverzeichnis

1.  Einleitung  3

2.  Pumpenvergleich  5

3.  Kurzfristige Abhilfe  6

4.  Mittelfristig Verbesserungen.  7

5.  Zukunftsstrategie.  8

6.  Beilagen (Pumpenvergleich01v2.xls, 8 Seiten)  

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  Energieeffizienz von Heizungspumpen  

1.  Einleitung:  

  Stefan Kohler, der Geschäftsführer der Deutschen Energie-Agentur (Dena) gibt an,  

  dass in der Bundesrepublik ein Einsparpotential von 2 250 Millionen GJ vorhanden  

  sei und dass z.B. mit drehzahlgeregelten Heizungspumpen 60 bis 70 Prozent  

   1

  weniger Strom verbraucht wird.  

   2

  Eine Einsparmöglichkeit von rund 50 geben die Hamburger Schulen an.  

   3

  Gleiches nennt auch der Bund Naturschutz (BUND) in seiner Aktion „Sparwatt“ und  

   4

  „Heizungsaktuell“  

  Das Einsparpotential wird mit ca. 8 vom Gesamtstromverbrauch eines Ein- oder  

  Zweifamilienhauses genannt, bei denen laut der Fa. Grundfos herkömmliche  

   5

  Heizungspumpen ca. 10 des Energieverbrauches konsumieren.  

  Die Fa. Wilo nennt einen jährlichen Energieverbrauch für die Heizungspumpen von  

   6

10  - 12 Milliarden kWh.  

  Dies ist verständlich, wenn man bedenkt, dass in der Bundesrepublik ca. 30 Millionen  

  Heizungspumpen im Einsatz sind und deren Anteil am Elektroenergieverbrauch 3,5  

   7

  beträgt.  

  Dies entspricht dem gesamten elektrischen Verbrauch des deutschen  

  Schienenverkehrs (DB und öffentlicher Nahverkehr)  

   8

In  der Schweiz besagt eine Studie von Jürg Nipkow dass die vorhandenen  2

  Millionen Kleinpumpen bis 150 Watt einen Stromverbrauch von ca. 1 verursachen  

  und damit das Doppelte des Fernseherstromverbrauches ausmachen.  

  Diese Studie sagt auch, dass die Wirkungsgrade äußerst schlecht sind (5 - 9 )  

  Gleiches bestätigt auch Gloor Engineering in Zürich in einer Anleitung zu  

   9

  Energiesparmaßnahmen bei der Heizungsinfrastruktur. Dort wird bei einer 200 W-  

  Pumpe ein Wirkungsgrad von 5 angegeben.  

  10  

Im  Privathaus ist die Heizungspumpe der größte Einzelenergieverbraucher  

1  http://www.zeit.de/2001/31/Wirtschaft/200131 interview-kohler.html  

2  http://lbs.hh.schule.de/welcome.phtml?unten /klima/fifty/elektro/InfoHeizPump.html  

3  http://www.sparwatt.net/spartips/heizpu.htm  

4  http://www.heizungaktuell.de/heizung/service/Elektro.htm  

5  http://www.marchner.de/body umwalzpumpen jedes watt zahlt.html  

6  http://www.wilo.de/w3a  

7  http://www.wko.at/ooe/Branchen/Industrie/Industrieaktuell/Texte/IA7/IA7.EN.htm  

8  http://www.ch-forschung.ch/fs/9909/pumpe.htm  

9  http://www.energie.ch/themen/industrie/infel/heizungsinfra.htm  

10  http://www.heizungaktuell.de/heizung/service/Elektro.htm  

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  Die Wirtschaftlichkeit von Heizungspumpen ist fast nicht von den  

  Anschaffungskosten abhängig, sondern vom Energieverbrauch.  

Im  Lebensdauerzyklus betragen die Energiekosten ein Vielfaches der  

  Anschaffungskosten.  

  Zehn Jahre nach ihrer Installation (nach 50 000 bis 80 000 Betriebstunden) sind noch  

60  - 70 der Pumpen im Betrieb.  

  Die Mehrkosten für EC-Pumpen betragen je nach Motorleistung etwa 15 , sie  

  11  

  amortisieren sich innerhalb von 2 bis 4 Jahren.  

  Grundfos nennt Amortisationszeiten von 1,5 Jahren für die Alpha-Pumpe (UPS 25-60  

  i12  

  zu UPE 25-40)  

  Umgelegt auf die Verhältnisse in der Stadtgemeinde Salzburg ist hier sicher mit  

  einem Einsparpotential zu rechen.  

  So ergibt eine Abschätzung nach der Durchschnittsleistung Jahreskosten von ca.  29

  13  

  700,- , nach den Verbräuchen sind Kosten von 22 842,- anzusetzen.  

  Das mittlere Einsparpotential beträgt (bezogen auf die Stadtgemeinde  

  14  

  Salzburg) jährlich ca. 10 165,-  

11  bine Projektinfo 13/01  

12  http://www.grundfos.com/WEB/homeAT.nsf  

13  Beilage Pumpkosten01v2.xls Potential  

14  ebenda  

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2. Pumpenvergleich:

Eine Gegenüberstellung der aktuellen Pumpenfabrikate (in herkömmlicher Technologie!) und deren Wirkungsgrade zeigt erstaunliche Fakten.

So variieren die Wirkungsgrade der in der beiliegenden Aufstellung ausgesuchten ¹⁵ Pumpen der beiden Hersteller Grundfos und Wilo von 5,15 bis 44,52%.

Es kann gesagt werden, dass für ein und die selbe hydraulische Anforderung ¹⁶ Effizienzunterschiede von bis zu ca. 211% bestehen,

das heißt dass die Wahl der Pumpe ganz entscheidend für den künftigen Stromverbrauch ist.

Es zeigt sich auch, dass Drehstrompumpen im Vergleich zu Wechselstrompumpen gleicher Leistung einen höheren Wirkungsgrad haben

(z.B. Grundfos UPS 32-60F: 25,60%; Grundfos UPSD 32-60F: 31,09%).

Es kann aber nicht gesagt werden dass der Einsatz von geregelten Pumpen automatisch eine Effizienzsteigerung mit sich bringt.

Auch hier ist die richtige Wahl ganz entscheidend für die Effizienz und die Folgekosten.

So kann zum Beispiel bei einer Höhe von 1m und einer Pumpmenge von 1,4 m³/h der Einsatz der billigen UPS 25-30 mit einem Wirkungsgrad von 9,52% aufwarten, ¹⁷ die teurere UPE 25-60 aber nur mit 5,86%.

Der richtig ausgewählte Pendant, die UPE 25-40 bringt es auf 10,9%, das ist nur eine Verbesserung von 1,4 gegenüber der UPS 25-30.

Klar erkennbar ist die Tendenz, mit zunehmender Motorleistung eine wesentliche Wirkungsgradverbesserung bei den geregelten Pumpen zu haben(UPE 65-120 F: ¹⁸ 43,64%, UPS 65-120 F aber nur 23,32%).

Ein gänzlich differenzierteres Bild ergibt sich bei der Betrachtung der Wirkungsgrade der ECM-Pumpen.

Diese Geräte haben auf Grund ihrer Motortechnik (Permanentmagnetrotor, verlustverringerte Dichthaube, elektronischer Umrichter) eine wesentlich höhere Effizienz.

So hat die Biral MC 10 den fast 5-fachen Wirkungsgrad der Standardpumpe Wilo RS ¹⁹ 25/50 r. Das bedeutet eine Effizienzsteigerung um ca. 493%!

Mit steigendeer Pumpenleistung sinken die Unterschiede, sie sind aber noch immer ²⁰ beträchtlich. Die Effizienz ist in allen fällen um über 210% höher!

^{15 Pumpkosten01v2.xls Pumpenvergleich 16 ebenda 17 ebenda 18} ebenda

^{19 Pumpkosten01v2.xls ECM-Pumpenvergleich 20} ebenda

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3. Kurzfristige Abhilfe:

• Anlagendruck kontrollieren

• Zurückschalten der Pumpendrehzahlen

• Sommerabschaltung, keine durchlaufenden Pumpen!

• Schaltzeiten kontrollieren und neu überdenken und einstellen

• Pumpendimensionierung überdenken

• Pumpen wechseln auf kleinere Typen • Drehzahl regeln

• Hydraulik kontrollieren, abgleichen eventuell auch umbauen

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4. Mittelfristige Verbesserungen:

• Bei Reparaturen genaue Druck- und Mengenkontrolle und kleinstmögliche, elektronisch geregelte Pumpe einbauen.

• Nachbau bei den größeren Verbrauchern (deren Austausch schwierig, teuer oder nicht zu erwarten ist) von Drehzahlregelgeräten.

Folgende Lösungen können dazu angewandt werden:

• Drehzahlregler als Zwischenstecker für ganz einfache Anwendungen wie in Einfamilienhäusern, bis zu 600 Watt und für Testzwecke (wie z.B. Drehzahlregler

er.htm). • Eine einfache Variante, welche wegen des Pumpenkondensators vorher getestet werden sollte, ist auch der Einsatz von Phasenanschnittreglern für

Schlitzmaß 45 mm gebaut (mind. 60, max. 500 VA).

• Konstantdrehzahlregler zum Nachbau, wie z.B. UDR 21 von „Technische Alternative, A-Amaliendorf“ mit Temperaturdifferenzregelung für 111,55€ oder

energiesysteme.de/00008.html).

• Auch Wilo liefert Regelsysteme (Wilo-AS-System) für Pumpen bis 75 bzw. 500 W-Leistung, allerdings zu erheblich höheren Kosten.

• Ein sehr interessantes und preiswertes Gerät liefert MSS in A-Eugendorf mit seinem PDIG-1. Dieses Gerät ist für Schaltschrankeinbau mit einer Ansteuerung

Ausgangsleistung von 600 VA zu einem Preis von 101,-€.

• Für Pumpen größerer Leistungen sind Frequenzumformer der industriellen Anbieter (z.B. Siemens Simovert HVAC oder Danfoss u.a.) eine gute Wahl,

• Aufbau einer Pumpendatenbank (Gebäude, Anzahl und Typen der Pumpen, Einbaudatum, etc.)

²¹ http://www.abasto.de/abasto.pdf

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• Einsatz von kombinierten Differenzdruck-Drehzahlreglern: Das System BOA- ²² Systronic von KSB spricht von 50 - 70% Energieeinsparung und von einer

5. Zukunftsstrategie:

• Bei Heizungspumpen generell geregelte Modelle einsetzen und darauf achten dass die Dimensionierung in Hinblick auf niedere Verbräuche ausgerichtet ist.

• Darauf achten, dass bei den kleineren Pumpen nur solche mit geregeltem Permanentmagnet(EC-)motor ausgeschrieben werden, welche um ca. 80%

oder Wilo-Stratos, Grundfos Magna, KSB).

• Bei größeren Antrieben (Normmotoreneinsatz) wie z.B. in Lüftungs- und Klimageräten oder einzeln aufgebaute Pumpen generell Motore der

Salzburg, am 20. März 2004

Der Autor: Dipl.-HTL-Ing. Josef Pichler Dienststellenleiter Elektro Magistrats-Abteilung 6/05 - Maschinenamt Magistrat der Landeshauptstadt Salzburg Hubert-Sattler-Gasse 7 A-5024 Salzburg +43 662/8072-2225, Fax -722225 Josef.Pichler@Stadt-Salzburg.at www.Stadt-Salzburg.at

Elektrotechniker, seit 1974 in der Industrie (Trinkwasser-, Abwasseranlagen, Kleinwasserkraftwerke, Erzbrechanlagen, Industrie-Energieversorgung,

Steuerungsanlagen, Gebäudeausrüstung), seit 1997 im Gebäudebereich tätig (Elektroinstallation, Beleuchtung, Gebäudesystemtechnik)

²² Zeitschrift TGA 11/2002, Seite 25, Prospekt KSB, D-Frankenthal, 0508.021/2, 10/02

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Einsparpotential der Elektrokosten bei Heizungspumpen

Eine Abschätzung

Version 1: Objekte Pumpen je Objekt Durchschnittliche Leistung

^{Jahreslaufzeit (6800 h lt. Wilo, TGA 12/2002, Seite 31, 6840 h lt. Grundfos Magna)} 198.000 kWh Stromverbrauch

0,15 €/kWh Stromkosten

Jahreskosten 29.700 €

30 % Einsparung geschätzt

mögliche Jahreseinsparung 8.910 €

^{Version 2:} 15.227.834 kWh Gesamter Stromverbrauch 1999 (aus EKS-Vorarbeiten) Heizungspumpenverbrauch, ca. 8% im Privathaus

^{Quelle: http://www.marchner.de/body_umwalzpumpen__jedes_watt_zahlt.html} 152.278 kWh Schätzung: Ca.1% im Durchschnitt

^{http://www.ch-forschung.ch/fs/9909/pumpe.htm} Jahreskosten 22.842 €

50,00 % Einsparung

Quelle: http://lbs.hh.schule.de/welcome.phtml?unten=/klima/fifty/elektro/InfoHeizPump.html

mögliche Jahreseinsparung 11.421 €

Mittleres Einsparpotential 10.165 €

Pumpkosten

Pumpleistung Dichte des Fördergutes, in kg/l Menge in l/s Förderhöhe in m inkl. Rohrreibung Wirkungsgrad total Umrechnungsfaktor 1kW=102 mkg/s

Leistung in kW P 19,57 W

Wirkungsgrad total = etap*etam

Pumpkosten

Laufzeit/Tag Tage/Jahr Betriebsstunden Strompreis/kWh

Spezifische Pumpkosten von etwa im Jahr je l/s Fördermenge und 1 Meter Förderhöhe

Pumpkostenvergleich

Eingabefelder

Pumpleistung Dichte des Fördergutes, in kg/l Menge in l/s Förderhöhe in m inkl. Rohrreibung Wirkungsgrad total Umrechnungsfaktor 1kW=102 mkg/s

Leistung in kW P 19,57 W 24,47 W 25,00%

Wirkungsgrad total = etap*etam

Pumpkosten

Laufzeit/Tag Tage/Jahr Betriebsstunden Strompreis/kWh

Stromkosten/Jahr 34,29 € 42,87 € 25,00%

Wirkungsgrade im Vergleich nach Hersteller-Katalogangaben

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

Wirkungsgrad

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Kleinster Wirkungsgrad 5,15% Größter Wirkungsgrad 44,52%

P=Q*h*g*0,9983*1000/3600 (W)

Wirkungsgrade im Vergleich ECM-Technologie

nach Hersteller-Katalogangaben

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Fabrikat

Type

Stufe Fördermenge

Förderhöhe

Hydr. Leistung Elektr. Leistung

^Wirkungsgrad Differenz

Effizienzverbesserung

Kleinster Wirkungsgrad Größter Wirkungsgrad

P=Q*h*g*0,9983*1000/3600 (W)

Pumpenregler

EC-Motor mit Permanentmagnet-Rotor

Pressemitteilung BINE

Studie Nipkow, ARENA, Zürich

Information Stromsparpumpe, www.ch-forschung.ch

Unterlage Biral, MC 12

Unterlage Wilo-Stratos

KSB

Grundfos "Magna, Die neue UPE"

Pumpenbestand

Welche Pumpen in welchen Objekten?

Welche elektrische Leistung?

Dauerlauf oder geschaltet oder geregelt?

Typenpool?

Gesamtleistung?

Jahresverbrauch?