Förderhöhe einer Pumpe berechnen: Formel & Beispiele
Über den Begriff der Förderhöhe einer Pumpe gibt es mitunter Verwirrung. Die Förderhöhe hat nämlich nichts mit einer tatsächlichen Höhe oder einer bestimmten Strecke zu tun, sondern bezeichnet den Druck.
Auf den Punkt gebracht
- Begriff ‚Förderhöhe‘ gilt unabhängig vom Einsatzzweck der Pumpe
- betrifft vornehmlich sogenannte Kreisel- bzw. Umwälzpumpen
- energetischer Begriff, keine Höhenangabe
- Einheit ist dennoch traditionell Meter (m) bzw. Meter Wassersäule (mWs)
- Formel: Förderhöhe (H) = (Druckverlust (R) x Wegstrecke (L) x Widerstandswert (ZF)) : 10000
Inhaltsverzeichnis
Hintergrund
Der Begriff der Förderhöhe sorgt im Zusammenhang mit Pumpen immer wieder für reichlich Verwirrung. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung ist damit keineswegs so etwas wie die Ansaughöhe gemeint. Es geht dabei vielmehr um den Druck, mit dem die Pumpe arbeitet bzw. arbeiten kann. Zur Verwirrung trägt zusätzlich bei, dass die Höhe in Metern (m) bzw. Meter Wassersäule (mWs) angegeben wird. Das legt natürlich den Schluss nahe, dass es sich bei dem Wert um eine Längenangabe handelt.
Mehr über Gartenpumpen
Hinweis: Die Verwendung der Längenangaben haben mit der Geschichte des Maschinenbaus zu tun und sind damit historisch bedingt. Richtiger wäre es, von Druck zu sprechen und dafür die Bezeichnung Pascal (Pa) zu verwenden.
Funktionsweise einer Pumpe
Sinn und Zweck einer Pumpe ist es bekanntlich Flüssigkeiten von einem Ort zum anderen zu transportieren. Damit dies gelingt ist kinetische Energie nötig, die auf ein Fördermedium wie zum Beispiel Wasser übertragen werden muss. Die produzierte kinetische Energie einer Pumpe muss dabei jeweils so groß sein, dass das Gewicht des Fördermediums und eventuelle Strömungswiderstände überwunden werden können.
- Umwälzpumpe einer Heizung gutes Beispiel für dieses Prinzip
- um Widerstand im Leitungssystem überwinden zu können, ist immer Druck nötig
- Druck sorgt dann dafür, warmes Wasser in einzelne Heizkörper zu pumpen
- Unerheblich, ob Heizkörper im Erdgeschoss oder im zehnten Stock liegen
Formel für Berechnung
Den Wert von H auszurechnen ist nicht ganz einfach. An sich ist die Formel dafür nicht allzu kompliziert. Es werden dafür jedoch bestimmte Werte benötigt, die man oftmals selbst erst errechnen muss. Ganz allgemein lautet die Formel zur Berechnung von H:
Hinweis: Das Produkt dieser Werte muss dann noch durch den Faktor 10 000 geteilt werden, um die Einheit Pascal (Pa) in Meter Wassersäule umzurechnen (mWs). Ganz genau gilt dabei: 1 mWs = 9 806,65 Pa.
Der Druckverlust R im System beruht auf Erfahrungswerten von Anlagenbauern und insbesondere Heizungsinstallateuren. Es ist grundsätzlich nur ein geschätzter Wert, der jeweils für eine bestimmte Art von Leitungssystemen gilt. Man findet die jeweiligen Werte zum Beispiel auch in Lehrbüchern zu Heizungsinstallation.
Beispielrechnung
Berechnet werden soll der Förderdruck bzw. die Förderhöhe einer Heizungsanlage mit folgenden Maßen:
- Länge: 25 m
- Breite: 20 m
- Höhe: 15 m
Wir gehen davon aus, dass die Leitungen in dem Haus eine Druckverlust R von 110 Pa/m verursachen. Der Wert ZF für den Widerstand durch Armaturen und Ventile, Mischer und Schwerkraftbremse soll 2,6 betragen. Die Gesamtstrecke, die bewältigt werden muss, errechnen wird der Einfachheit halber aus den Maßen des Hauses, also L+B+H. Das L bezieht sich hier auf die Länge des Hauses und darf später nicht mit dem Faktor L für die summierte Wegstrecke verwechselt werden. Dann ergibt sich dann folgendes Berechnungsbeispiel:
- H = (110 Pa/m x 120 m x 2,6): 10 000 = 3,43 mWs
Hinweis: Bei dem Heizungsbeispiel muss das Wasser nicht nur von A nach B fließen, es muss auch zurückgeführt werden, also den doppelten Weg zurücklegen. Die summierte Wegstrecke wird daher verdoppelt, also mit dem Faktor 2 multipliziert.
Häufig gestellte Fragen
Das ist historisch bedingt. Die Einheit Meter Wassersäule hat sich eingebürgert und wird noch immer allgemein verwendet. Seit 1971 ist sie in Deutschland keine offizielle Einheit mehr für den Druck. Diese lautet vielmehr nun ganz offiziell Pascal (Pa). Bundesweit versuchen Verbände seit vielen Jahren die Einheit Pascal auch im allgemeinen Gebrauch durchzusetzen.
Der konkrete Widerstandwert ergibt sich aus allgemeinen Listen bzw. Tabellen, die einer bestimmten Ausstattung jeweils auch einen bestimmten Wert zuordnen. Verfügt ein System über Formstücke, Armaturen und Thermostatventile beträgt der Wert 2,2. Ist nur ein Thermostatventil vorhanden, liegt der Wert beispielsweise bei 1,7. Zu finden sind diese und viele andere Werte in vielen Nachschlagewerken, etwa in der WILO Pumpenfibel, die sich mit den Grundlagen der Pumpentechnik beschäftigt.
Auf den Wert H kommt es beispielweise entscheidend an, wenn die Pumpe für eine Heizungsanlage berechnet werden soll. Darüber hinaus kann er auch eine Rolle spielen, wenn im Garten etwa ein automatisches Bewässerungssystem installiert wird. Für ein Bewässerungssystem im Garten muss übrigens die Wegstrecke in der Formel nicht verdoppelt werden, da das Wasser ja nicht zurückfließt.
