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Schwimmbad- und Wellness-Magazin.
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Pools benötigen Pumpenpower

Die Schwimmbadpumpe setzt den Umwälz- oder Reinigungskreislauf des Beckenwassers in Gang, sorgt zudem für die gleichmäßige Durchströmung des Pools und schaff t so die Grundlage für gute Wasserqualität.

647b8a04-d97a-4e84-947d-583817fcdb0e Foto: Sergey Nivens/Fotolia

Die Umwälzpumpe hat die Aufgabe, die komplette Badewasseraufbereitung am „Leben“ zu erhalten. 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: normalansaugende und selbstansaugende Pumpen. Auch unterscheiden wir im Schwimmbadbereich zwischen Pumpen für den privaten Einsatzzweck und den öffentlichen Bäderbetrieb. 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 Partikeln
– einfache Handhabung
– geringe Geräuschemission
– geringer elektrischer Bedarf
– ausreichender elektrischer und mechanischer Schutz

Die Auswahl der Materialien beschränkt sich auf badewasserbeständige Werkstoffe. Besonders geeignet sind in diesem Fall 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 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 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 tie­fer­liegenden Behälter das Wasser ansaugen. Damit können die Pumpen zugänglich im Bereich der Filteranlagen aufgestellt werden, während der Wasserspeicher sich einige Meter tiefer befindet.

02_pumpe-poolpumpe-selbstansaugend-technik-reinigung-poolpflege Aufbau einer selbstansaugenden Pumpe

Normalsaugende Pumpen können entgegen den selbstsaugenden keine Luft mitfördern, das heißt, im Praxisbetrieb müssen diese Pumpen generell unter dem Wasserspiegel aufgestellt werden. Es ist sicherzustellen, dass der normalsaugenden 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 Fasersieb, welches die Pumpe 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 werden muss. 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 jedoch muss in dem gesamten Aufbereitungskreislauf mehrere Widerstände überwinden. Das bedeutet, 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 – mWassersäule). Dazu zählen insbesondere der Filterwiderstand (inkl. Filterspülarmatur), der Rohrleitungswiderstand, der Widerstand im Wärmetauscher, die geodätische Förderhöhe (Becken mit Überflutungsrinne), 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 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 Umwälzkreislauf des Poolwassers

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 beziehungsweise 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 Pumpenlinie liegen. Bei größeren Volumenströmen können auch zwei oder mehr Pumpen zum Einsatz kommen.

Es liegt auf der Hand: Eine Pumpe benötigt einen Motor und demzufolge elektrische Leistung. Neue Gesetze, aber auch neue Technologien erlauben es, Pumpen auch sehr energieeffizient zu betreiben. So besagt die Ökodesignrichtlinie (EU Richtlinie 2009/125/EG), dass Drehstrommotoren ab einer Leistung von 0,75 kW entsprechend einem gestaffelten Zeitplan neue Mindestwirkungsgrade aufweisen müssen. Auf der anderen Seite gibt es die Möglichkeit, die Pumpenlaufzeit und den Volumenstrom sehr viel stärker auf 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.

Eine weitere Betriebseinstellung kann die Filterspülung sein. Welche Möglichkeiten gibt es, verschiedene Betriebszustände mit nur einer Pumpe einfach und sicher einzustellen? Dafür gibt es zwei wesentliche Methoden – Motoren neuerer Bauart (z. B. EC-Motoren, die einen hohen Wirkungsgrad besitzen und sich zudem direkt ansteuern lassen) oder bestehende Asynchron-Motoren, die über einen Frequenzumrichter angesteuert werden. Die jeweilige Pumpenleistung sowie der Regelbereich der Pumpe sind in jedem Falle sorgfältig für das betreffende Schwimmbecken auszuwählen, denn durch die Änderung (Reduzierung) des Volumenstromes muss sichergestellt sein, dass auch in diesem Zustand die Durchströmung des Beckens (Beckenhydraulik) funktioniert.

04_pumpe-poolpumpe-poolpflege-badu-eco-prime Aus dem Programm der Firma SPECK: vier Pumpenmodelle: „BADU Delta Eco VS“ mit einer Leistung von 30 m³/h, „BADU Delta-MK Eco VS“ mit einer Leistung von 30 m³/h, „BADU Prime ECO VS“ mit einer Leistung von 20 m³/h und „BADU Profi MK Eco VS“ mit einer Leistung von 33 m³/h. (www.speck-pumps.com)

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 zu 1,5 m/s und bei Druckleitungen bis 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 Ausführung 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.

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

Wichtig ist, dass der elektrische Anschluss von einer sachkundigen Fachkraft ausgeführt wird. Eine zusätzliche Sicherheit insbesondere für den Kunden kann dadurch erreicht werden, indem die Pumpen von einem externen Institut auf Eignung verwendeter Materialien, Funktion und Sicherheit zusätzlich überprüft werden. Entsprechende Prüfzertifikate werden nach solchen Prüfungen von den Prüfinstituten ausgestellt (zum Beispiel TÜV-GS-Zeichen oder LGA). Es gibt also eine Vielzahl von Kriterien, die eine gute Umwälzpumpe und Filteranlage ausmachen. Eine völlig losgelöste Betrachtung ist jedoch nicht empfehlenswert. Die Abhängigkeiten sind offensichtlich. Ohne Filter keine gute Beckenwasser­qualität, ohne Pumpe kein notwendiger Wasserkreislauf. Insofern kann die Schlussfolgerung nur sein: Alle Aufbereitungsschritte sind gleichermaßen wichtig. Das Aufbereitungsergebnis kann nur so gut sein wie das schwächste Glied in der Aufbereitungskette. ☐

Autor: FRANK EISELE

Dipl.-Ing./Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH)
Der Autor ist von der IHK Region Stuttgart öffentlich bestellter und vereidigter Sachver­ständiger für Schwimmbad- und Wellness­technik sowie Technische Gebäudeausrüstung für Schwimmhallen und Mitglied in zahlreichen Normungsgremien. Zudem ist er Präsidiums­mitglied im Bundesverband Schwimmbad & Wellness (bsw) und Vorsitzender des Technischen Beirates im bsw.

Dieser Artikel ist in Ausgabe 66 des pool Magazins erschienen.

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