Unscheinbar und jahrelang vollzieht sie ihren Dienst. Aber fällt sie mal aus, funktioniert das ganze Schwimmbad nicht. Die Pumpe ist gewissermaßen die Herzkammer der Wasseraufbereitung.

Kraftwerke für den Pool

Die Umwälzpumpe hat die Aufgabe, die komplette Badewasseraufbereitung am „Leben“ zu halten. Das heißt das abgebadete Beckenwasser aus dem Oberflächenreiniger oder dem Wasserspeicher der Aufbereitungsanlage zuzuführen und als Reinwasser wieder zurück in das Becken zu fördern. Welche Pumpen kommen zum Einsatz? Die Palette der heute hergestellten Pumpen ist allgemein sehr groß. Für den Bereich Schwimmbadumwälzung kommen hauptsächlich einstufige Kreiselpumpen zum Einsatz. Diese bestehen im Wesentlichen aus einem Elektromotor, Pumpengehäuse mit Vorfilter, Gleitringdichtung, Flansch sowie dem Innenleben, bestehend aus dem Laufrad und dem Leitapparat. Bei Kreiselpumpen unterscheiden wir zwei wesentliche Merkmale: normalsaugende und selbstansaugende Pumpen.

Auch unterscheiden wir im Schwimmbadbereich zwischen Pumpen für den privaten Einsatzzweck und dem öffentlichen Bäderbereich. Die Anwendung im Bereich der Badewasseraufbereitung stellt besondere  Anforderungen an die verwendeten Umwälzpumpen. Folgende Kriterien sind dabei von Bedeutung:

– Materialbeständigkeit gegenüber Schwimmbeckenwasser und dessen Inhaltsstoffe
- Selbstansaugung
- Ausreichende Fördermenge (Volumenstrom) und Förderhöhe (Druck)
- Schutz vor groben Partikel
- Einfache Handhabung
- Geringe Geräuschemission
- Geringer elektrischer Leistungsbedarf
- Ausreichender elektrischer und mechanischer Schutz

Die Auswahl der Materialien beschränkt sich auf badewasserbeständige Werkstoffe. Besonders geeignet sind in diesem Falle Kunststoffe wie zum Beispiel speziell verstärktes Polypropylen. Dieser Werkstoff besitzt sowohl eine sehr hohe chemische als auch mechanische Beständigkeit. Zudem hat er einen weiteren Vorteil: das geringe Gewicht gegenüber Graugusspumpen. Während Pumpen aus Kunststoff vor allem in privaten und kleinen bis mittleren öffentlichen Bädern eingesetzt werden, kommen Gusspumpen häufiger in größeren öffentlichen Schwimmbädern zum Einsatz. Darüber hinaus gibt es von der Firma Speck auch Vollkunststoffpumpen für den öffentlichen Bereich.

Selbstansaugende Pumpen haben den entscheidenden Vorteil, dass diese auch oberhalb des Wasserspiegels aufgestellt selbsttätig das Wasser ansaugen können. Um dies zu ermöglichen, ist der interne Aufbau der Pumpe darauf abgestimmt. Wird das Vorfiltergehäuse der Pumpe einmalig mit Wasser aufgefüllt, saugt die Pumpe nach einer kurzen Zeit das Wasser komplett an. Um dies zu ermöglichen, wird die Luft im Leitapparat abgeschieden, um damit ein Vakuum aufzubauen. Die Luft wird anschließend über die automatische Entlüftung im Filterbehälter abgeführt. So können die Pumpen ohne weiteres aus einem 3 m tiefer liegenden Behälter das Wasser ansaugen. Damit können sie zugänglich im Bereich der Filteranlagen aufgestellt werden, während der Wasserspeicher sich einige Meter tiefer befindet.

Normalsaugende Pumpen können, im Gegensatz zu den selbstansaugenden, keine Luft mitfördern, das heißt im Praxisbetrieb müssen diese Pumpen generell unter dem Wasserspiegel aufgestellt werden. Es ist sicherzustellen, dass der normal saugenden Pumpe immer selbstständig Wasser zufließen kann. Ist dies nicht gewährleistet, kann es zum Abriss des Förderstroms führen, und die Pumpe wird über kurz oder lang ihre Tätigkeit einstellen. Die Pumpe verfügt zudem in der Regel saugseitig über ein Haar- und Fasernsieb, welches sie vor groben Verunreinigungen schützt.

Die Häufigkeit der Siebreinigung richtet sich nach dem Verschmutzungsgrad, der sich wiederum aus der Beckenwasserbelastung und den Umgebungseinflüssen ergibt. Bei Freibädern wird die Reinigung aufgrund des höheren Schmutzanfalles häufiger erforderlich sein. Bei Kunststoffpumpen mit durchsichtigem Filterdeckel ist der Reinigungszeitpunkt relativ schnell und einfach optisch festzustellen, da der Deckel auf dem Vorfilter nicht erst entfernt zu werden braucht.

Die Auslegung der Pumpengröße erfolgt nach zwei Gesichtspunkten: erstens aufgrund des errechneten Volumenstromes für die Filtration und zweitens nach dem notwendigen Volumenstrom für die Filterspülung. Dazu ein Rechenbeispiel: Der errechnete Volumenstrom für das Schwimmbecken beträgt 10 m3/h. Dies ist die Menge, die benötigt wird, um den Beckeninhalt innerhalb weniger Stunden aufzubereiten. Diese Wassermenge muss jedoch in dem gesamten Aufbereitungskreislauf mehrere Widerstände überwinden. Das heißt die Pumpe muss also bei der Auslegung einen Mindestdruck erzeugen, der diese Widerstände sicher überwindet und dabei den geforderten Volumenstrom erreicht. Der Widerstand wird deshalb auch mit der Einheit eines Druckes versehen (bar, Pa oder häufig in mWS – m Wassersäule).

Dazu zählen insbesondere der Filterwiderstand (inklusive Filterspülarmatur), Rohrleitungswiderstand, Widerstand im Wärmetauscher, geodätische Förderhöhe (bei Becken mit Überflutungsrinne), Widerstand an der Einströmstelle im Becken.

Der gesamte Widerstand sollte im Einzelfall für jede Aufbereitung ermittelt werden. Die Einzelwiderstände lassen sich jedoch einfach mit Hilfe von Rohrleitungsdiagrammen sowie Herstellerangaben für die Filter, Filterspülarmaturen und Wärmetauscher ermitteln. Für das Beispiel kann ein Widerstand von ca. 0,8 bar angenommen werden. Mit diesem Widerstand und dem Volumenstrom liegt bereits der erste Betriebspunkt der Pumpe fest (10 m3/h / 0,8 bar).

 


Der zweite Betriebspunkt ergibt sich aus der Filterspülung. Durch die Umkehrung der Fließrichtung und der Ableitung des Filterspülwassers in die Abwasserleitung ergibt sich ein anderer Widerstand. Bei kleineren Filteranlagen und Schwimmbecken mit Oberflächenreiniger ist der Widerstand bei Filtration und Filterspülung ähnlich. Mit dem ermittelten Betriebspunkt kann man nun die geeignete Pumpe auswählen. Jede Pumpe besitzt eine eigene Pumpenkennlinie mit Förderhöhe (Druck), als Funktion des Volumenstromes dargestellt. Die geeignete Pumpe ist die, auf deren Kennlinie dieser Betriebspunkt liegt bzw. die nächste sich darüber befindliche Kennlinie. Bei größeren Filteranlagen und Schwimmbecken mit Überflutungsrinne weichen die beiden Betriebspunkte für Filtration und Filterspülung voneinander ab. In diesem Falle muss die Pumpe so ausgewählt werden, dass beide Betriebspunkte auf einer Pumpenkennlinie liegen. Bei größeren Volumenströmen können auch zwei oder mehr Pumpen zum Einsatz kommen.

Damit der  Betrieb der Pumpe möglichst wirtschaftlich ist, sollte darauf geachtet werden, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den Rohrleitungen nicht zu hoch werden. Je höher die Geschwindigkeit, umso größer wird der Widerstand.  Als gute Auslegungswerte gelten für Saugleitungen eine Strömungsgeschwindigkeit bis 1,5 m/s und bei Druckleitungen bis ca. 2,0 m/s.

Bei der Installation von Filteranlagen und Pumpen ist vor allem darauf zu achten, dass weder die Filteranlage noch die Pumpe als Fixpunkte dienen. Durch die Strömung, Druckschläge und installationsbedingte Spannungen können die daraus resultierenden Kräfte Schäden an Filter und Pumpen verursachen. Deshalb sollten die Rohrleitungen ausreichend unterstützt oder abgehängt werden. Ein flexibler Anschluss verhindert zusätzlich zu hohe Kraftübertragungen. Bei der Installation ist auch auf das Thema Schallschutz hinzuweisen. Strömendes Wasser generell, zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten, Armaturen und Querschnittsänderungen führen zu Geräuschen. Auch eine Pumpe selbst erzeugt durch den Motor, Lüfter und das strömende Wasser zwangsläufig Geräusche. Deshalb müssen bei der Installation Schallschutzmaßnahmen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann zwischen Grundplatte der Pumpe und Fundament ein elastisches Element eingebaut werden. Rohrleitungen können mittels Kompensatoren von der Pumpe entkoppelt werden. Dies hat zudem den Vorteil, die bereits beschriebenen Rohrleitungsspannungen abzufangen.

Noch ein paar Bemerkungen zum Thema elektrischer und mechanischer Schutz: Jede Pumpe wird über eine Spannungsquelle z.B. 1~ Wechselspannung 230 V oder am 3 ~ 400 V Drehstromnetz versorgt. Entsprechend müssen die Pumpen so aufgebaut sein, dass ein einfacher und sicherer Anschluss sowie Betrieb möglich ist. Wichtige elektrische Grundinformationen über Spannung, Stromaufnahme, Frequenz Leistungsabgabe und Schutzart stehen auf dem Typenschild des Motors bzw. Pumpe. Wichtig ist, dass der elektrische Anschluss von einer Fachkraft ausgeführt wird.

Auch was die Energieeffizienz der Pumpen angeht, hat sich einiges getan: Ein Energieeffizienzgesetz, das im Juni 2011 in Kraft trat, schreibt den Motoren einen höheren Wirkungsgrad vor. Die IEC-Norm definiert die Wirkungsklassen für Drehstrom-Niederspannungsmotoren im Leistungsbereich von 0,75 – 375 kW. Mit dieser Bandbreite werden alle gängigen Motorentypen abgedeckt. In der Praxis bedeutet das: Die Motoren haben einen höheren Wirkungsgrad bzw. einen geringeren Energieverbrauch, das heißt man muss weniger Energie hineinstecken, um die gleiche Leistung zu erhalten. Der Verbrauch sinkt. Um wie viel, kann man nicht pauschal sagen. Das ist von der Motorgröße abhängig.  Frank Eisele*

*Der Autor ist von der IHK Region Stuttgart öffentlich bestellter und  vereidigter Sachverständiger für Schwimmbad- und Wellnesstechnik sowie Technische Gebäudeausrüstung für Schwimmhallen sowie Mitglied in zahlreichen Branchenausschüssen und -gremien (www.wws-eisele.de).