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Heizungs-Umwälzpumpe

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Definition: eine Pumpe, die in einem Zentralheizungssystem das Heizwasser umwälzt

Englisch: circulation pump of a central heating system

Kategorien: Haustechnik, Wärme und Kälte

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 09.05.2010; letzte Änderung: 13.08.2016

Heizungs-Umwälzpumpe

Abbildung 1: Eine Heizungs-Umwälzpumpe in einem Mehrfamilienhaus.

Bei einer Zentralheizung wird die erzeugte Heizwärme fast immer mit Hilfe von warmem Wasser von dem Wärmeerzeuger (z. B. einem Heizkessel oder einer Wärmepumpe) zu den Heizkörpern oder einer Fußbodenheizungsinstallation transportiert. Das Heizwasser muss hierfür in der Regel mit einer Heizungs-Umwälzpumpe (auch Heizkreispumpe genannt) bewegt werden, die sich in der Nähe des Wärmeerzeugers (im Heizkeller) befindet, und zwar entweder im Vorlauf oder (heute üblicher und auch meist besser) im Rücklauf. Kaum mehr verwendet werden Schwerkraftsysteme, bei denen das Heizwasser allein durch die Temperaturunterschiede umgewälzt wird, ohne dass eine Pumpe benötigt wird. Dies funktioniert nämlich nur dann zuverlässig, wenn relativ hohe Vorlauftemperaturen verwendet werden (was heute meist nicht mehr der Fall ist) und die Druckverluste in den Leitungen gering sind (was dicke Leitungen ohne starke Biegungen voraussetzt).

In einem Heizkeller können sich zusätzliche Umwälzpumpen befinden, z. B. für die Versorgung eines Warmwasserspeichers. Solche Pumpen laufen häufig nur kurzzeitig (während der Speicheraufladung), weswegen ihr Energiebedarf weniger ins Gewicht fällt.

In aller Regel führt man kleinere Umwälzpumpen als Nassläufer-Kreiselpumpen aus, die keine Dichtung für eine rotierende Pumpenwelle benötigen. Wesentlich effizienter können freilich Trockenläuferpumpen sein, wie sie im höheren Leistungsbereich üblich sind.

Benötigte Pumpenleistung

Die Leistung einer Umwälzpumpe soll angemessen gewählt werden, um genügend Wärme transportieren zu können, ohne aber unnötig viel Energieaufwand zu verursachen.

Die Umwälzpumpe soll genügend leistungsstark sein, um eine ausreichende Menge von Heizwasser umwälzen zu können. Hierfür muss sie gegen einen gewissen Gegendruck arbeiten, der durch Strömungsverluste in den Rohrleitungen entsteht und durch Heizkörperventile (evtl. mit Thermostaten) weiter erhöht werden kann. Wenn zu wenig Heizwasser umgepumpt wird, muss für eine ausreichende Heizleistung die Vorlauftemperatur angehoben werden, was meist unerwünscht ist.

Andererseits ist auch eine unnötige starke Umwälzung unerwünscht, weil die Pumpe dann unnötig viel elektrische Energie verbraucht, womöglich auch lästige Strömungsgeräusche erzeugt (z. B. an Heizkörperventilen) und die Rücklauftemperatur ansteigen lässt. Letzteres kann die Effizienz z. B. einer Wärmepumpe oder eines Brennwertkessels beeinträchtigen. Ein Indiz für eine unnötig hohe Pumpenleistung ist, wenn die Rücklauftemperatur häufig nur wenige Grade unter der Vorlauftemperatur liegt, die Temperaturspreizung also sehr gering ist.

Die Dimensionierung einer Anlage mit Umwälzpumpe sollte folgendermaßen vorgenommen werden:

Es ist auch von Interesse, im Betrieb zu kontrollieren, ob die Pumpenleistung angemessen ist. Indizien für eine zu hohe Pumpenleistung sind eine zu geringe Temperaturspreizung sowie laute Fließgeräusche. Bei einer zu niedrigen Pumpenleistung dagegen werden manche Heizkörper nicht mehr ausreichend versorgt, während die Temperaturspreizung hoch ist. Bei regelbaren Pumpen kann dies dann entsprechend korrigiert werden.

Energiebedarf von Umwälzpumpen

Der elektrische Energiebedarf von Heizungsumwälzpumpen ist häufig erheblich und weitaus höher als technisch unvermeidbar. Dies kann verschiedene Ursachen haben:

Eine ineffiziente und überdimensionierte Umwälzpumpe macht oft einen erheblichen Teil des gesamten Stromverbrauchs eines Haushalts aus! Ihr Austausch kann sich ökonomisch und ökologisch lohnen, selbst wenn sie noch lange funktionieren würde.

In ungünstigen Fällen kann die ungeregelte Heizungs-Umwälzpumpe in einem Einfamilienhaus durchaus 100 W betragen und damit mehr als 25 % des gesamten Strombedarfs ausmachen (häufig mehr als alle Standby-Verbraucher zusammen) – obwohl ihre hydraulische Pumpleistung oft unter 10 W liegt. Häufig lohnt sich deswegen der Austausch der Pumpe gegen eine moderne Hocheffizienzpumpe sowohl ökonomisch als auch ökologisch, selbst wenn die alte Pumpe noch jahrelang funktioniert hätte. Die finanzielle Amortisation des Austausches erfolgt häufig schon in wenigen Jahren. Gute Umwälzpumpen sind häufig mit einem Energielabel versehen.

Die richtige Wahl und Einstellung einer Heizungsumwälzpumpe ist ein wesentlicher Teil des hydraulischen Abgleichs der Zentralheizungsanlage.

Selbstverständlich sollte eine Heizungs-Umwälzpumpe abgeschaltet werden, sobald die Umwälzung im Heizkreis unnötig – beispielsweise im Sommer, oder auch teilweise zur Nachtzeit. Dies erfolgt bei vielen Anlagen automatisch im Zuge der Nachtabsenkung. Bei alten Anlagen muss dies manuell geschehen und wird dann leicht vergessen, wodurch unter Umständen monatelang eine elektrische Leistung von 100 W verschwendet wird. Bei modernen Anlagen wird die Pumpe automatisch an- und ausgeschaltet, so dass dies nicht passieren kann. Es ist auch möglich, dass die Pumpe in Zeiten geringen Wärmebedarfs mehrmals täglich für einige Zeit abgeschaltet wird.

Bei längerem Verbleiben im ausgeschalteten Zustand kann eine Umwälzpumpe festsitzen. Dies kann verhindert werden, indem man die Pumpe in den Sommermonaten gelegentlich kurz einschaltet. (Wenige Sekunden genügen.) Manche elektronische Pumpenregelung tut dies automatisch.

Wärmedämmung

Ein weiterer energetischer Aspekt von Umwälzpumpen ist, dass alte Pumpen häufig nicht wärmegedämmt sind und somit unnötige Wärme in den Heizraum verlieren. Moderne Pumpen enthalten eine Wärmedämmung (z. B. aus Schaumstoff) zumindest für den wasserführenden Teil.

Dezentrale Heizungspumpen

Anstelle einer einzelnen (zentralen) Heizkreispumpe nahe beim Wärmeerzeuger ist es auch möglich, jeden Heizkörper mit einer dezentralen Miniaturpumpe zu versehen. Heute sind hocheffiziente Pumpen verfügbar, die eine sehr niedrige Aufnahmeleistung von der Größenordnung 1 W haben. Eine solche Pumpe ist ähnlich groß wie ein Heizkörperthermostat und übernimmt auch dessen Funktion: Die Pumpe wird nur dann betrieben, wenn die Raumtemperatur unterhalb des gewünschten Werts liegt.

Der prinzipielle Vorteil des dezentralen Ansatzes ist, dass jeweils nur in den Teilen der Zentralheizungsanlage Wasser bewegt werden muss, wo es auch nötig ist. (In konventionellen Anlagen arbeitet die zentrale Heizkreispumpe manchmal unnötig gegen geschlossene Thermostatventile an.) Von daher ist eine Einsparung an elektrischer Antriebsenergie möglich, wenn die Miniaturpumpen nicht weniger effizient sind als die sonst verwendete größere zentrale Pumpe. Sogar eine Reduktion des Heizenergieverbrauchs von 20 % wurde in einem Vergleichstest vom Fraunhofer Institut für Bauphysik gefunden [1]. Dies dürfte aber vor allem daran liegen, dass im Testgebäude mit den Miniaturpumpen eine deutlich stärkere Nachtabsenkung realisiert wurde – wobei sich die Frage stellt, ob man beim konventionellen System hierfür nicht einfach die Vorlauftemperatur nachts hätte deutlich stärker absenken müssen. Bei wärmegedämmten Gebäuden spielt die Nachtabsenkung ohnehin eine geringere Rolle.

Im Prinzip kann der Strombedarf für das Umwälzen des Heizungswassers mit dezentralen Pumpen anstelle einer zentralen Pumpe niedriger sein. Ob dies den erheblichen Zusatzaufwand rechtfertigen kann, ist allerdings fragwürdig.

Der Einsatz vieler dezentraler Pumpen hat leider auch diverse Nachteile, die in [1] nicht diskutiert werden. Die Kosten für die Installation dürften erheblich höher liegen, vor allem auch weil jede Miniaturpumpe mit elektrischer Energie versorgt werden muss. Wenn das System zudem einen zentralen Regler enthält, mit dem alle Pumpen verbunden sein müssen, entsteht ein großer Aufwand für die Verkabelung an, was vor allem bei Sanierungen sehr problematisch ist. Hinzu kommt der Umstand, dass technische Ausfälle bei einem System mit vielen kleinen Pumpen wohl viel wahrscheinlicher sind als bei einem System mit nur einer größeren Pumpe.

Aus den genannten Gründen ist der konventionelle Ansatz wohl zu bevorzugen. Ein niedriger Verbrauch elektrischer Energie ist auch hier möglich, wenn eine hocheffiziente Pumpe eingesetzt und sinnvoll geregelt wird und das Leitungssystem hydraulisch sinnvoll ausgelegt und abgeglichen ist. Die dann immer noch auftretenden unvermeidlichen Drosselverluste dürften nicht sehr stark ins Gewicht fallen – jedenfalls viel weniger als die oben genannten häufigen Probleme bei älteren Anlagen mit ineffizienten und/oder überdimensionierten Pumpen und fragwürdigen hydraulischen Verhältnissen.

Literatur

[1]BINE Projektinfo 13/2006: Dezentrale Heizungspumpen, http://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Projekt-Infos/2006/Projekt-Info_13-2006/projekt_1306internet-x.pdf
[2]Blog-Artikel: "Heizungsumwälzpumpen, die übersehenen Energievergeuder"

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Pumpe, Zentralheizung, Vorlauftemperatur, Temperaturspreizung, hydraulischer Abgleich von Zentralheizungsanlagen, Schwerkraftsystem
sowie andere Artikel in den Kategorien Haustechnik, Wärme und Kälte

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