Effizienz ist relativ
Hocheffizienzpumpen für Heizungsanlagen
In Heizungsanlagen dürfen ab 1. August 2015 nur noch Hocheffizienzpumpen mit einem Energieeffizienz-Index ? 0,23 eingesetzt werden. Bild: Wolfgang Heinl
Beim Einbau von Hocheffizienzpumpen ist der SHK-Fachmann vor allem auch für den hydraulischen Abgleich des Anlagensystems gefragt.Bild: eza! Energie- und Umweltzentrum Allgäu
Bereits Ende der 1970er-Jahre hatte KSB die stufenlos regelbaren Umwälzpumpen Riovar und Riomatic im Sortiment geführt.
Dipl.-Ing. (FH) Joachim Diede, Produktmanager für Nassläuferpumpen bei KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal.
Anforderungen an Umwälzpumpen nach der Ökodesign-Richtlinie für energieverbrauchsrelevante Produkte.
Bereits seit dem 1. Januar 2013 dürfen in Heizungsanlagen nur noch Hocheffizienz-Umwälzpumpen eingesetzt werden. Der Maßstab hierfür ist der Energieeffizienz-Index (EEI), der ab 1. August 2015 für externe Umwälzpumpen und in neue Produkte integrierte Umwälzpumpen einen maximalen Wert von 0,23 vorschreibt. Der Einsatz einer Hocheffizienzpumpe allein bedeutet allerdings noch nicht, dass damit auch die gesamte Anlage hocheffizient läuft. Um die erwartete Energieeinsparung zu erzielen, muss das gesamte System betrachtet werden, wobei auch am hydraulischen Abgleich kein Weg vorbei führt. Insgesamt bedeutet dies aber Chancen für das SHK-Handwerk, sich beim Kunden als Experte in Sachen Anlagenoptimierung zu profilieren.
Die Festlegung von EU-weit gültigen Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte ist das Ziel der Ökodesign-Richtlinie, die unter den Begriffen ErP- bzw. EuP-Richtlinie (Energy related Products bzw. Energy using Products) auch in der SHK-Fachwelt ein allgegenwärtiges Thema ist. Sie soll unter anderem die Energieeffizienz verbessern und damit auch der Verwirklichung europäischer Klimaschutzziele dienen. Weitere Ziele sind eine ganzheitliche umweltgerechte Gestaltung der Produkte im Sinne einer Harmonisierung des europäischen Binnenmarktes. Für die Gebäudetechnik ist die europäische Richtlinie deshalb relevant, weil sie u.a. Mindestanforderungen an die Effizienz von Umwälzpumpen stellt.
Zuviel Strom für Umwälzpumpen
Der Bestand an installierten Heizungsumwälzpumpen beläuft sich in Deutschland nach Daten des Bundesindustrieverbandes Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V. (BDH) auf etwa 42 Millionen. Ein großer Teil davon ist veraltet, überdimensioniert und verbraucht zuviel Strom. Über die Hälfte der Pumpen sind älter als zehn Jahre; 85 % der Heizungsumwälzpumpen im Bestand laufen ungeregelt und wälzen somit auch im Teillastbetrieb mit 100 % Förderleistung das Heizungswasser im Kreis. Gegenüber richtig dimensionierten und drehzahlregelbaren Pumpen liegt der Stromverbrauch um den Faktor 3 höher. Der BDH spricht von einem Einsparpotenzial von 70 bis 80 %, was in absoluten Zahlen jährlich 12 bis 14 Terawattstunden weniger Stromverbrauch bedeuten würde und in der Summe der Leistung von etwa ein bis zwei Atomkraftwerken entspricht.
ErP-Richtlinie gilt ab August 2015 auch für integrierte Umwälzpumpen
Durch die zum 1. Januar 2013 in Kraft getretene ErP-Richtlinie dürfen keine Umwälzpumpen mehr auf den europäischen Markt gebracht werden, die mit dem bisherigen Energieeffizienzlabel gekennzeichnet sind. Die bisherige Einteilung des Effizienzgrades in die Abstufungen A bis G wurde durch einen Energieeffizienz-Index (EEI) ersetzt. Der Geltungsbereich der Verordnung umfasst die Nassläufer-Umwälzpumpen. Bei dieser Bauart ist der Rotor des Motors von der zu transportierenden Flüssigkeit umspült. Von der europäischen Regelung sind alle externen Nassläufer-Umwälzpumpen mit einer hydraulischen Leistung bis 2500 W betroffen, die nach Artikel 2 Nr. 1 der Verordnung Nr. 641/2009 zur Verwendung in Heizungsanlagen oder in Sekundärkreisläufen von Kühlverteilungssystemen bestimmt sind. Ausgenommen sind Trinkwasser-Zirkulationspumpen, die jedoch seit 1. Januar 2013 explizit als Trinkwasserpumpen gekennzeichnet sein müssen.
Ab 1. August 2015 gelten die Anforderungen auch für Umwälzpumpen, die in Heizungsanlagen oder vorgefertigten Systemeinheiten installiert sind – also beispielsweise Wandheizgeräte oder Frischwasserstationen. SHK-Fachunternehmen sollten deshalb um den Stichtag herum auf der Hut sein, wenn für Kundenaufträge Geräte mit integrierten Umwälzpumpen zu disponieren sind.
Ohne hydraulischen Abgleich keine wirkliche Effizienz
Um mit Hocheffizienzpumpen den Energieverbrauch zu senken, sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen:
- für die Herstellung der Einsatz von Permanentmagnetmotoren und Drehzahlregelungen,
- die richtige Auslegung und die Vermeidung von Überdimensionierung,
- die richtige Sollwert-Einstellung bei der Inbetriebnahme.
Permanentmagnetmotoren arbeiten nach dem Prinzip eines Synchronmotors und verbrauchen damit rund ein Drittel weniger Antriebsenergie als konventionelle Asynchronmotoren. Damit ist auch der Wirkungsgrad höher, wodurch der Motor auch weniger Verlustwärme erzeugt.
Die Drehzahlregelung sorgt für die automatische Leistungsanpassung. Damit kommen aber bereits die anlagenseitigen Voraussetzungen ins Spiel: Denn der eigentliche Sinn und Zweck von Hocheffizienz-Umwälzpumpen ist, in Heizungsanlagen mit ständig wechselnden Lastsituationen mit für eine geregelte Wärmeverteilung zu sorgen.
Aber auch mit einem Energieeffizienz-Index unterhalb der ErP-Vorgabe bleibt samt Drehzahlregelung der erzielte Einspareffekt aus, wenn die Pumpen zu groß dimensioniert oder nicht auf die Anlage abgestimmt werden. Entgegen der weit verbreiteten Ansicht, dass sich drehzahlgeregelte Pumpen generell automatisch an jede Anlagensituation anpassen, kann die Drehzahlregelung ihre Aufgabe nur erfüllen, wenn die Pumpe zuvor auf die benötigte Förderhöhe eingestellt wurde. Nur so kann eine durch Lastwechsel hervorgerufene Änderung des benötigten Förderdrucks auch auf die Pumpe zurückwirken. Ebenso ist die Menge an eingesparter Energie nur marginal, wenn das Gesamtsystem nicht hydraulisch abgeglichen ist. Ohne einregulierte Anlagenhydraulik fehlen den geregelten Pumpen die nötigen Sollwerte, um die Fördermenge dem tatsächlichen Bedarf anpassen zu können.
Für den Einsatz von Hocheffizienzpumpen beim Austausch gegen ungeregelte Pumpen sollte der SHK-Fachmann in bestimmten Fällen prüfen, ob durch die Verwendung einer HE-Pumpe tatsächlich eine Verbesserung der Effizienz erreicht wird oder zulässig ist. Im ungünstigsten Fall kann der Einbau einer HE-Pumpe möglicherweise die Funktion des Systems beeinträchtigen – zum Beispiel dann, wenn ein vorhandener Wärmeerzeuger eine bestimmte Mindest-Umlaufwassermenge benötigt. Beim Austausch von Komponenten wie Umwälzpumpen ist bei bestehenden Anlagen zudem zu empfehlen, auch gleich die Anlage zu entleeren und – nach vorhergehendem Spülen – mit aufbereitetem Wasser neu zu befüllen. Denn auch für Hocheffizienzpumpen wird in den Installations- und Betriebsanleitungen empfohlen, dass das Durchflussmedium gemäß VDI-Richtlinie 2035 aufbereitet werden sollte.
Fazit: Hocheffizienzpumpen für Heizungsanlagen dienen nicht nur dem Zweck klimapolitischer Ziele, sondern sollen vor allem die Anlagenbetreiber bei den Energiekosten entlasten. Mit dem Einsatz von hocheffizienten und drehzahlgeregelten Pumpen allein kann die erwartete Energieeinsparung jedoch nicht gewährleistet werden. Hier ist das SHK-Fachhandwerk gefordert, sowohl die nötige Sorgfalt bei der Wahl der richtigen Pumpe als auch bei der Einstellung walten zu lassen – und auch das Gesamtsystem richtig einzuregulieren.
Statements von Verbänden und Institutionen zum Einsatz von Hocheffizienzpumpen
Energie- und Umweltzentrum Allgäu (eza):
„Wer seine alte Heizungsumwälzpumpe gegen eine Hocheffizienzpumpe austauscht, spart jede Menge Energie. Für den Einzelnen bedeutet der Umstieg auf eine hocheffiziente Umwälzpumpe auch eine beachtliche finanzielle Ersparnis von rund 150 Euro Stromkosten im Jahr. Die Leistungsaufnahme gegenüber einer gewöhnlichen Umwälzpumpe liegt anstatt bei 40 bis 100 Watt bei nur 5 bis 30 Watt. Technisch veraltete Umwälzpumpen gehören wie Kühlschrank, Elektroherd und Wäschetrockner zu den größten Stromverbrauchern im Haushalt.“
(Quelle: eza-Energietipp „Hocheffiziente Umwälzpumpe“)
www.eza.eu
Umweltbundesamt (UBA):
„Rund 10 bis 15 Prozent des Stromverbrauches eines durchschnittlichen privaten Haushaltes werden durch Heizungsumwälzpumpen verursacht. Wird der Energieaufwand für die in deutschen Haushalten betriebenen Heizungsumwälzpumpen mit Haushaltsgeräten verglichen, so folgt die Heizungspumpe gleich nach dem Herd und verbraucht in vielen Haushalten pro Jahr mehr Strom als Waschmaschine und Geschirrspüler zusammen.“ – Allerdings seien auch andere elektrische Geräte im Haushalt als Stromfresser nicht zu unterschätzen: „Steckt etwa das Netzteil eines Handys noch in der Dose und bleibt warm, selbst wenn das Mobiltelefon vom Ladegerät abgekoppelt ist, fließt sogenannter Leerstrom. Bleiben vier solcher Netzteile ein Jahr lang am Netz, verbrauchen diese zusammen bis zu 175 Kilowattstunden Strom im Jahr.“
(Quelle: UBA-Broschüre „Energiesparen im Haushalt“)
www.uba.de
Gesellschaft für Rationelle Energieverwendung e.V. (GRE):
„Der Einsatz von Hocheffizienzpumpen für Zirkulation und Heizungsumwälzung gehört zu den wirtschaftlich günstigen Effizienzinvestitionen. Mehrkosten für eine möglichst präzise Regelung der Raumtemperatur lohnen sich ebenfalls.“
(Quelle: GRE-Infoflyer „Die 10 Gebote zur energetischen Optimierung von Wohngebäuden“) www.gre-online.de
BINE Informationsdienst:
„Zur Effizienz des Systems tragen Hocheffizienzpumpen, ein wirtschaftlich ausgelegtes Rohrsystem mit kurzer Leitungsführung und die konsequente Dämmung der Rohrleitungen bei. Aber erst der hydraulische Abgleich der Heizungsanlage schafft die Voraussetzungen, ein komfortables Temperaturniveau bei niedrigen Verbrauchswerten in der Praxis zu realisieren.“
(Quelle: BINE-Broschüre basisEnergie 14 – Beim Neubau auf Energieeffizienz setzen, Oktober 2009) www.bine.info
Nachgefragt
Erweitertes Pumpenprogramm mit Nassläuferpumpen für Standardanwendungen. Mit der Heizungsumwälzpumpen-Baureihe Calio hat die KSB Aktiengesellschaft das Pumpensortiment auf den Anwendungsbereich für kleinere Anlagen erweitert. Über den Einstieg von KSB in dieses Marktsegment sprach die Redaktion IKZ HAUSTECHNIK mit Dipl.-Ing. (FH) Joachim Diede, Produktmanager bei KSB für Heizungsumwälzpumpen:
IKZ-HAUSTECHNIK: Was hat KSB zu dem Schritt bewogen, zusätzlich im Marktsegment der Nassläufer-Umwälzpumpen zu agieren?
Joachim Diede: Der Ansatz für die Entwicklung dieser neuen Pumpengeneration war, auf Grundlage der bewährten Flanschpumpenbaureihen den Anwendungsbereich auf kleinere Anlagen zu erweitern und damit das Programm für kleinere Leistungsbereiche abzurunden. Damit konnten das Know-how aus 140 Jahren Erfahrung und der KSB-Industriestandard auf eine neue Baureihe von Nassläuferpumpen übertragen werden.
IKZ-HAUSTECHNIK: Mit welchen Produkteigenschaften will KSB den Verarbeitern im Vergleich zu anderen Umwälzpumpen Vorteile bieten?
Joachim Diede: Die wesentlichen Merkmale der Umwälzpumpen Calio und Calio S zeigen sich in Energieeffizienz, einfachster Handhabung, Kostenersparnis und Kundenfreundlichkeit. Ein Beispiel ist, dass die Pumpen nicht geöffnet werden müssen, um sie an die Versorgungsspannung anzuschließen. Stattdessen wird die Pumpe nach dem Prinzip „Plug & Pump“ einfach mit dem mitgelieferten Stecker an die Spannungsversorgung angeschlossen.
IKZ-HAUSTECHNIK: Welchen Hintergrund hat das Konzept, die Pumpenbaureihe Calio mit Schnittstellen für die Verarbeitung von Standardsignalen auszurüsten, wie etwa einem 0- bis 10-Volt-Eingang oder einer Modbus-Schnittstelle?
Joachim Diede: Die Pumpen der Baureihen Calio sind werkseitig für den Einsatz in intelligenten, gebäudetechnischen Systemen vorbereitet, ohne dass Zusatzkomponenten benötigt werden. Daneben ermöglicht die neu entwickelte Betriebsart Eco-Mode mit dynamischer Differenzdruckanpassung zusätzliche Energie- und Kosteneinsparungen.
IKZ-HAUSTECHNIK: Wird dadurch die Inbetriebnahme der neu eingebauten Umwälzpumpe nicht eher komplizierter als einfacher?
Joachim Diede: Für die Inbetriebnahme der Heizungsumwälzpumpen Calio und Calio S hat KSB eigens ein neues Konzept entwickelt. Die Einstellung der Betriebszustände und Pumpenparameter ist mit wenigen Tastenbefehlen erledigt. Auf dem Pumpendisplay lassen sich die hydraulischen und elektrischen Werte ablesen: Ein LED-Ring zeigt die Förderhöhe an, die digitale Watt-Anzeige ermöglicht die einfache Kontrolle der Leistungsaufnahme. Leicht verständliche Symbole zeigen die Betriebszustände sowie eventuelle Fehlermeldungen an.
IKZ-HAUSTECHNIK: Inwiefern sollen von den Qualitätsstandards und dem erweiterten Sortiment nun Ihre Kunden profitieren?
Joachim Diede: Über alle Anwendungsbereiche vom Einfamilienwohnhaus bis zu Großgebäuden finden Fachplaner und Fachhandwerksunternehmen der Technischen Gebäudeausrüstung bei uns die passende Nassläufer- oder Trockenläuferpumpe für jede hydraulische Anwendung. Hinzu kommt für das ausführende Fachhandwerk die optimale Verfügbarkeit, da die Fachgroßhandelsunternehmen KSB-Produkte ständig am Lager führen. Ein weiteres Plus für unsere Fachhandwerkskunden ist, dass die Nassläuferpumpen Calio und Calio S das Logo der Handwerkermarke tragen. Unsere Partnerschaft mit dem Markenbündnis des SHK-Handwerks ist der Beweis für hohe Produktqualität.
Ökodesign-Richtlinie: Energieeffizienz-Index als Maßstab für Umwälzpumpen
Gemessen wird die Erfüllung der Anforderungen am Energieeffizienz-Index (EEI). Für diese gilt in der ersten Stufe seit 1. 1. 2013 ein EEI ? 0,27. Ermittelt wird der EEI nach einer Berechnungsmethodik, die im Anhang II der EU-Verordnung Nr. 622/2012 beschrieben ist. Hierzu werden bei unterschiedlichen Betriebszuständen die elektrischen Leistungsaufnahmen einer Umwälzpumpe gemessen und anhand eines standardisierten Lastprofils gewichtet. Die gewichtete Leistungsaufnahme wird in das Verhältnis zur elektrischen Leistungsaufnahme einer durchschnittlichen Referenzpumpe gesetzt, welche die gleiche Leistung wie die zu bewertende Umwälzpumpe abgibt. Die ineffizientesten Heizungspumpen weisen einen EEI von 1 oder größer auf, während die derzeit effizientesten Heizungsumwälzpumpen einen EEI von etwa 0,20 erzielen. Zur Schonung von Umwelt und Ressourcen tragen dem Sinn der Ökodesign-Richtlinie entsprechend neben dem verminderten Strombedarf auch die Verbesserung der Recyclingfähigkeit und die Verpflichtung zur Verwendung umweltgerechter Materialien bei.
