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Schwimmbad- und Wellness-Magazin.
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Ohne Pumpe läuft nichts

Ohne Filter keine gute Beckenwasserqualität, ohne Pumpe gar kein Wasser. Insofern kann die Schlussfolgerung nur die eine sein: Alle Aufbereitungsschritte sind gleichermaßen wichtig.

Sehr häufig wird behauptet, die Filteranlage sei das Herz einer Badewasseraufbereitungsanlage. Dies mag auf den ersten Blick richtig sein. Zieht man jedoch den Vergleich mit der Pumpe, ist der Blickwinkel ein anderer – ohne Pumpe funktioniert die gesamte Aufbereitung nicht.

Die Umwälzpumpe hat die Aufgabe, die komplette Badewasseraufbereitung aufrechtzuerhalten. Das heißt, sie führt das abgebadete Beckenwasser aus dem Oberflächenreiniger oder dem Wasserspeicher der Aufbereitungsanlage zu und fördert es als Reinwasser wieder zurück ins Becken.

Hallenbad_Pumpentext

Die Palette der heute hergestellten Pumpen ist sehr groß. Für den Bereich Schwimmbadumwälzung kommen hauptsächlich nur einstufige Kreiselpumpen zum Einsatz. Sie bestehen im Wesentlichen aus Elektromotor, Pumpengehäuse mit Vorfilter, Gleitringdichtung und Flansch sowie dem Innenleben bestehend aus Laufrad und Leitapparat.

Kreiselpumpen gibt es entweder normalsaugend oder selbstansaugend. Auch unterscheiden wir im Schwimmbadbereich zwischen Pumpen für den privaten und den öffentlichen, kommunalen Gebrauch. Umwälzpumpen für die Badewasseraufbereitung müssen besondere Anforderungen erfüllen.

Die wichtigen Anforderungen einer Umwälzpumpe:

  • Materialbeständigkeit gegenüber Schwimmbeckenwasser und dessen Inhaltsstoffen
  • Selbstansaugung
  • Ausreichende Fördermenge (Volumenstrom) und Förderhöhe (Druck)
  • Schutz vor groben Partikeln
  • Einfache Handhabung
  • Geringe Geräuschemission
  • Wenig Stromverbrauch
  • Ausreichender elektrischer und mechanischer Schutz

Die Auswahl der Materialien beschränkt sich auf badewasserbeständige Werkstoffe. Besonders geeignet sind Kunststoffe – wie zum Beispiel speziell verstärktes Polypropylen. Es besitzt sowohl eine sehr hohe chemische als auch mechanische Beständigkeit. Zudem hat es einen weiteren Vorteil: das geringe Gewicht gegenüber Grauguss- oder Bronzegusspumpen.

Während Pumpen aus Kunststoff vor allem in privaten und kleinen bis mittleren öffentlichen Bädern eingesetzt werden, kommen Gusspumpen häufiger in größeren öffentlichen Schwimmbädern vor. Selbstansaugende Pumpen haben den entscheidenden Vorteil, dass sie auch oberhalb des Wasserspiegels aufgestellt selbsttätig das Wasser ansaugen können.

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 sogenannten 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 die Pumpen zugänglich im Bereich der Filteranlagen aufgestellt werden, während sich der Wasserspeicher einige Meter tiefer befindet.

Normalsaugende Pumpen können hingegen keine Luft mitfördern, das heißt, im Praxisbetrieb müssen sie unter dem Wasserspiegel aufgestellt werden. Es ist sicherzustellen, dass der normalsaugenden Pumpe immer selbstständig Wasser zufließen kann. Ist dies nicht gewährleistet, kann das 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 zur Kontrolle der Deckel auf dem Vorfilter nicht erst entfernt werden muss.

Die Pumpengröße

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.

Das soll ein Beispiel veranschaulichen: Der errechnete Volumenstrom für das Schwimmbecken beträgt 10 m³/h. Das ist die Menge, die benötigt wird, um einen bestimmten Beckeninhalt innerhalb weniger Stunden aufzubereiten. Diese Wassermenge jedoch muss in dem gesamten Aufbereitungskreislauf mehrere Widerstände überwinden. Das heißt, die Pumpe muss bei der Auslegung einen Mindestdruck erzeugen, der die 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 – mWassersäule). Zu den Widerständen zählen insbesondere der Filterwiderstand (inklusive Filterspülarmatur), Rohrleitungswiderstand, Widerstand im Wärmetauscher, die geodätische Förderhöhe (bei Becken mit Überflutungsrinne) und der Widerstand an der Einströmstelle im Becken.

Der gesamte Widerstand sollte im Einzelfall für jede Aufbereitung ermittelt werden. Die Einzelwiderstände lassen sich jedoch einfach mithilfe von Rohrleitungsdiagrammen sowie Herstellerangaben für die Filter, Filterspülarmaturen und Wärmetauscher ermitteln.

Für das Beispiel wird ein Widerstand von circa 0,8 bar angenommen. 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. Aus der Umkehrung der Fließrichtung und der Ableitung des Filterspülwassers in die Abwasserleitung folgt ein anderer Widerstand.

Bei kleineren Filteranlagen und Schwimmbecken mit Oberflächenreiniger ist der Widerstand bei Filtration und Filterspülung häufig ähnlich. Mit den ermittelten Betriebspunkten kann man nun die geeignete Pumpe auswählen. Jede Pumpe besitzt eine eigene Pumpenkennlinie, mit Förderhöhe (Druck) als Funktion des Volumenstromes dargestellt.

Die passende Pumpe ist die, auf deren Kennlinie diese Betriebspunkte liegen bzw. die nächste sich darüber befindliche Kennlinie. Bei größeren Filteranlagen und Schwimmbecken mit Überflutungsrinne weichen die beiden Betriebspunkte für Filtration und Filterspülung üblicherweise voneinander ab. In diesem Fall 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.

Der Motor

Es liegt auf der Hand: Eine Pumpe benötigt einen Motor und demzufolge elektrische Leistung. Neue Gesetze und innovative Technologien erlauben es, Pumpen sehr energieeffizient zu betreiben. So besagt die Ökode­signrichtlinie (EU-Richtlinie 2005/32/EG bzw. deren Neuerung 2009/125/EG – bzw. die Umsetzung in nationales Recht, das Energiebetriebene-Produkte-Gesetz, kurz: EBPG), dass Drehstrommotoren (ausgelegt für einen Dauerbetrieb) ab einer Leistung von 0,75 kW seit 16. Juni 2011 nur noch in der Effizienzklasse IE 2 eingesetzt bzw. in den Verkehr gebracht werden dürfen.

Mit dieser Richtlinie ist ein weiterer zukünftiger gestaffelter Zeitplan verbunden. Danach dürfen ab dem 1. Januar 2015 Motoren im Bereich von 7,5 kW–375 kW nur noch in der Effizienzklasse IE 3 oder aber in der Effizienzklasse IE 2 verbunden mit einer Drehzahlregelung in den Verkehr gebracht werden. Schlussendlich wird diese Regelung ab dem 1. Januar 2017 auch auf die Motorenleistungen von 0,75 kW bis 7,5 kW ausgeweitet.

Auf der anderen Seite gibt es zudem Möglichkeiten, die Pumpenlaufzeit und den Volumenstrom sehr viel stärker an die jeweiligen Betriebsverhältnisse anzupassen. So macht es in einem privaten Schwimmbad durchaus Sinn, die Pumpenleistung während der Badezeit zu erhöhen und in den Nachtstunden zu reduzieren.

Im Wesentlichen gibt es zwei Möglichkeiten, verschiedene Betriebszustände mit nur einer Pumpe einfach und sicher einzustellen. Zum einen mit Motoren neuerer Bauart – zum Beispiel EC-Motoren, die gegenüber einem herkömmlichen Asynchronmotor einen höheren Wirkungsgrad besitzen und sich zudem direkt ansteuern lassen, zum anderen mit bestehenden Asynchron-Motoren, die über einen Frequenzumrichter angesteuert werden.

Poolquerschnitt Die Pumpe setzt den Umwälz- oder Reinigungskreislauf in Gang, sorgt für eine gleichmäßige Durch­strömung des Beckens und schafft so die Grundlage für gute Wasserqualität. Über den Skimmer oder die Bodenabläufe saugt sie verschmutztes Wasser an, transportiert es zum Filter, der die Schmutz­partikel „festhält“. Sauberes Wasser wird dann durch die Einströmdüsen wieder zurück ins Becken gepumpt. Die Saugleistung der Schwimmbadpumpe sorgt zudem für eine regelmäßige Bewegung des Wassers, die auch eine bessere Verteilung des Wasserpflegemittels zur Folge hat.

Die jeweilige Pumpenleistung sowie der „Regelbereich“ der Pumpe ist in jedem Fall sorgfältig für das betreffende Schwimmbecken auszuwählen, denn durch die Änderung (Reduzierung) des Volumenstromes muss sichergestellt sein, dass auch in diesem Betriebszustand die Durchströmung des Beckens (Beckenhydraulik) anstandslos funktioniert.

Hierbei gilt ein wichtiger Grundsatz: Die Sicherstellung einwandfreier hygienischer Verhältnisse im Schwimmbecken hat Vorrang vor möglichen Einsparpotenzialen. Damit der Betrieb der Pumpe 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 circa 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 durch die Strömung auftretenden Kräfte und installationsbedingten Spannungen können Schäden an Filter und Pumpen auftreten. Deshalb sollten die Rohrleitungen ausreichend unterstützt oder abgehängt werden.

Ein flexibler Anschluss (Kompensator) verhindert zusätzlich zu hohe Kraftübertragungen. Bei Ausführung der Installation ist auch auf das Thema Schallschutz hinzuweisen. Strömendes Wasser, zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten, Armaturen und Querschnittsänderungen führen zu Geräuschen.

Auch eine Pumpe selbst erzeugt durch den Motor, Lüfter und das bewegte Wasser zwangsläufig Geräusche. Deshalb müssen bei der Installation Schallschutzmaßnahmen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann zwischen der Grundplatte der Pumpe und dem Fundament ein elastisches Element eingebaut werden. Rohrleitungen können mittels Kompensatoren von der Pumpe entkoppelt werden.

Das hat zudem den Vorteil, die bereits beschriebenen Rohrleitungsspannungen zu verringern. Jede Pumpe wird über eine Spannungsquelle, zum Beispiel 1~ Wechselspannung 230 V oder 3 ~ 400 V Drehstromnetz, versorgt. Entsprechend müssen die Pumpen so aufgebaut sein, dass ein einfacher und sicherer Anschluss sowie Betrieb möglich ist.

Gemäß DIN VDE 0100- Teil 702 (Errichten von Niederspannungsanlagen, Teil 702 Becken von Schwimmbädern und andere Becken) müssen die Pumpen – bzw. elektrischen Betriebsmittel generell – eine bestimmte Schutzart aufweisen. Wird beispielsweise die Pumpe im Freien und innerhalb des Schutzbereichs 2 aufgestellt, ist Schutzart IP X4 erforderlich. Wichtige elektrische Grundinformationen über Spannung, Stromaufnahme, Frequenz, Leistungsabgabe und Schutzart stehen auf dem Typenschild des Motors bzw. der Pumpe.

Wichtig ist, dass der elektrische Anschluss von einer sachkundigen Fachkraft ausgeführt wird. Eine zusätzliche Sicherheit kann dadurch erreicht werden, dass die Pumpen von einem externen Institut auf die Eignung verwendeter Materialien, Funktionen und Sicherheit zusätzlich überprüft werden. Entsprechende Zertifikate werden nach solchen Prüfungen von den Instituten ausgestellt (zum Beispiel TÜV-GS-Zeichen oder LGA).

Fazit:

Wie man unschwer erkennen kann, gibt es eine Vielzahl von Kriterien, die eine gute Umwälzpumpe und Filteranlage ausmachen. Eine völlig losgelöste Betrachtung ist jedoch nicht empfehlenswert. Die Abhängigkeiten sind offensichtlich. Denn es gilt: ohne Filter keine gute Beckenwasserqualität, ohne Pumpe gar kein Wasser. Insofern kann die Schlussfolgerung nur die eine sein: Alle Aufbereitungsschritte sind gleichermaßen wichtig. Das Aufbereitungsergebnis kann nur so gut sein wie das schwächste Glied in der Aufbereitungskette.

Dieser Artikel ist in Ausgabe 53 des pool Magazins erschienen.

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