Intelligente Pumpen

Pumpen automatisch an die aktuellen Anforderungen anpassen

Pumpe
25.09.2023

Pumpen spielen, gerade in der Welt der Haustechnik, mittlerweile eine entscheidende Rolle bei der ­Gewährleistung von Effizienz, Komfort und Nachhaltigkeit in Gebäuden. In Sachen Energieeffizienz findet sich aber nach wie vor noch enormes Potenzial.
Intelligentes Pumpensytem

Weltweit müssten rund 200 Millionen Umwälzpumpen unterschiedlichen Baujahrs durch energieeffizientere Modelle ersetzt werden, prophezeit der Wassertechnikspezialist Grundfos. Alleine in Europa seien rund 100 Millionen Umwälzpumpen betroffen. Würden alle diese Pumpen durch neue energieeffiziente Pumpen ausgetauscht, ließe sich der Stromverbrauch um einen Wert verringern, der dem gesamten Stromverbrauch Portugals entspreche. „Angesichts der Energiekrise sehen wir ein enormes Potenzial, Verbrauchern beim Energiesparen zu helfen, wenn sie energieeffizientere Lösungen einsetzen. Allerdings brauchen wir die Unterstützung der Politik, um Veränderungen anzuregen und das Bewusstsein zu schärfen, damit diese 200 Millionen Möglichkeiten auch umgesetzt und Wirklichkeit werden“, betont Morten Bach Jensen, EVP und CEO von Domestic Building Services bei Grundfos. „Und Hauseigentümer brauchen diese Unterstützung jetzt.“
Mit den jüngsten Entwicklungen und Techniken hat sich die Pumpentechnologie massiv weiterentwickelt – von intelligenten Systemen bis hin zu energiesparenden Lösungen. Die Einführung von IoT (Internet of Things) und intelligenten Technologien hat beispielsweise einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise herbeigeführt, wie Pumpen in der Haustechnik eingesetzt werden. Intelligente Pumpensysteme bieten die Möglichkeit der Fernüberwachung, Steuerung und Diagnose von Pumpen über das Internet. Durch die Integration von Sensoren und Kommunikationstechnologien können Nutzer den Pumpenbetrieb in Echtzeit überwachen und auf Abweichungen oder Störungen reagieren. Dies trägt nicht nur zur Früherkennung von Problemen bei, sondern ermöglicht auch eine präzise Anpassung der Pumpenleistung an den tatsächlichen Bedarf, was zu erheblichen Energieeinsparungen führen kann.
Ein gutes Beispiel für diese Entwicklung ist die Nutzung von Predictive Maintenance. Durch die Analyse von Daten können intelligente Pumpensysteme den Zeitpunkt für Wartungsarbeiten vorhersagen, noch bevor ein Ausfall auftritt. Dies vermeidet unnötige Stillstandszeiten und verbessert die Betriebszeit der Pumpen erheblich.
Der Energieverbrauch in Gebäuden ist ein zentrales Anliegen für Gebäudebetreiber. In diesem Kontext haben sich hocheffiziente Pumpen als essenzielles Instrument erwiesen, um den Energieverbrauch zu reduzieren. Fortschritte in der Pumpentechnologie haben zu einer Optimierung der Pumpenhydraulik und -motoren geführt, was den Gesamtenergieverbrauch erheblich senkt. Die Implementierung von Drosselklappen und variablen Drehzahlregelungen ermöglicht es den Pumpen, sich automatisch an aktuelle Anforderungen anzupassen, anstatt ständig mit voller Leistung zu arbeiten. Dadurch werden die Betriebskosten gesenkt und der CO₂-Fußabdruck reduziert.

Lebensdauer der Pumpen erhöhen

Moderne Pumpen setzen vermehrt auf Materialien mit geringer Reibung und Verschleiß, was die Effizienz steigert und die Lebensdauer der Pumpen erhöht. Dieser Ansatz spart nicht nur Energie, sondern verringert auch den Bedarf an häufigem Pumpenaustausch.

Hocheffizienzpumpe Wilo-Stratos Pico
Die Hocheffizienzpumpe Wilo-Stratos Pico plus bekam erst kürzlich ein neues Bedienkonzept spendiert.

Die Hocheffizienzpumpe Wilo-Stratos Pico plus bekam erst kürzlich ein neues Bedienkonzept spendiert. Die kompakte Nassläufer-Umwälzpumpe verfüge über ein, vollgrafisches 2“-TFT-Display und erleichtere damit die Installation und Inbetriebnahme deutlich, wie der Hersteller verspricht. Der inte­­­grierte, anwendungsgeführte Einstellungsassistent sei intuitiv verständlich und biete zahlreiche Regelungsfunktionen zur flexiblen Anpassung an die jeweilige Anwendung. Zudem komme eine gänzlich intuitive Bedienung, Anwender könnten den grünen Knopf – das zentrale Bedienelement auf der Gehäusevorderseite – komfortabel mit nur einer Hand bedienen. Über den grünen Drehknopf könnten die verschiedenen Betriebsarten sowie Funktionen – etwa automatischer Nachtabsenkbetrieb – einfach und nutzerfreundlich eingestellt werden.
Der Wilo-Connector ermögliche, betont der Hersteller, einfaches Anschließen ohne zeitraubende Konfigurationen, da durch die Werkseinstellung Dynamic Adapt plus die Pumpe bereits werkseitig optimal eingestellt sei. Optional könne die Pumpe mittels zusätzlich erhältlichen Wilo-Smart-Connect-Modul BT um eine Bluetooth-Schnittstelle erweitert werden. Dies ermögliche digitale Funktionen wie Überwachung und Einstellung der Pumpe, aber auch das Einspeichern der Kontaktdaten der verantwortlichen Installateur*innen auf der Pumpe selbst.
Über einen blockierstromfesten EC-Motor mit integrierter elektronischer Leistungsregelung passe sich die Pico plus automatisch und stufenlos an die jeweilige Betriebsart an. Im Zusammenspiel mit dem einfachen hydraulischen Abgleich sowie hoher Einstellgenauigkeit erreiche die Pumpe dem Hersteller zufolge höchste Energieeffizienzwerte.

Ganzheitliche Gebäudetechnik

Eine spannende Entwicklung in der Pumpentechnik ist auch die Integration multifunktionaler Pumpensysteme. Diese Systeme kombinieren verschiedene Funktionen wie Heizung, Kühlung, Warmwasserbereitung und mehr in einem einzigen, kompakten System. Diese Integration ermöglicht eine optimierte Nutzung von Energie und Ressourcen, da die verschiedenen Funktionen miteinander interagieren und Synergien nutzen. Dies trägt nicht nur zur Platzersparnis bei, sondern fördert auch eine ganzheitliche Herangehensweise an die Gebäudetechnik. Durch die Verschmelzung von Aufgaben in einem System wird zudem der Raumbedarf reduziert, und es eröffnen sich neue Möglichkeiten für innovative Steuerungskonzepte. Die reibungslose Abstimmung von Heizung und Kühlung innerhalb eines einzigen Pumpensystems führt zu höherer Effizienz und verbessertem Raumklima.
Die steigende Akzeptanz erneuerbarer Energien hat zudem auch die Pumpentechnik beeinflusst. Heute werden Pumpensysteme verstärkt mit Solarthermie, Geothermie und anderen erneuerbaren Energiequellen integriert. Diese Quellen liefern nachhaltige Energie für den Betrieb von Pumpen, was nicht nur die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert, sondern auch zur Schonung der Umwelt beiträgt. Im Zuge dieser Entwicklung haben einige Systeme die Fähigkeit zur Energiekaskadierung erlangt. Das bedeutet, dass überschüssige Energie, die beispielsweise durch Solarthermie gewonnen wurde, für andere Zwecke wie Warmwasserbereitung oder Heizung genutzt werden kann. Dies maximiert die Effizienz und macht Pumpensysteme zu einem integralen Bestandteil nachhaltiger Gebäude.

Schemenbild eines Druckentwässerungsschachtes
Effiziente Abwassertechnik: Das Abwasser wird im Gefälle in den Druckentwässerungsschacht geführt, der es dann Richtung Kläranlage weiterleitet.

Zudem kommen neu entstandene Einsatzgebiete für Pumpen – und damit auch neue Herausforderungen. So sind Tiny Houses mittlerweile mehr als nur ein Trend – sie sind zur Bewegung geworden. Die kleinen Häuser repräsentieren einen Wandel im Denken, weg vom Überkonsum hin zu einem nachhaltigeren, bewussteren Lebensstil. Doch wie bei jeder Innovation gibt es auch neue Herausforderungen. Baugenehmigungen für diese Wohnform scheitern etwa oft an der gewählten Abwasserentsorgung, die häufig von Behörden nicht akzeptiert wird.

Ökologischen Fußabdruck reduzieren

Tiny Houses bieten eine kostengünstige und flexible Wohnlösung, die besonders bei jüngeren Generationen und umweltbewussten Menschen immer beliebter wird. Im Schnitt verfügen sie über 35 m2 Wohnfläche – und der Markt wächst stetig.
Eine der größten Herausforderungen ist die Erlangung einer Baugenehmigung. In vielen Kommunen im Nachbarland Deutschland besteht ein „Anschlusszwang“ an die öffentliche Abwasser­entsorgung, was für Tiny Houses, die oft auf kleineren, ländlichen Grundstücken gebaut werden, problematisch sein kann. Diese Anschlusspflicht wird von Kommunen gefordert, die über eine eigene Kläranlage verfügen und wo das geplante Tiny House in Wohngebieten beziehungsweise häufig auf dem eigenen Grundstück errichtet werden soll.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Tiny House zu entwässern. Etwa eine Sammelgrube als einfache und bautechnisch günstige Lösung. Allerdings wird eine solche nicht mehr genehmigt und mittlerweile von den Behörden geschlossen.
Eine Trenntoilette wiederum sammelt Urin und Fäkalien getrennt in Behältern. Der Urin wird separat aufgefangen, während die Fäkalien entweder kompostiert oder anderweitig entsorgt werden. Eine Pflanzenkläranlage ist eine Art von Abwassersystem, das Pflanzen und Mikroorganismen verwendet, um Abwasser zu reinigen. Das Abwasser wird durch ein System von Kies- und Sandfiltern geleitet, in denen Pflanzen wachsen. Die Pflanzen nehmen Nährstoffe aus dem Abwasser auf und helfen dabei, Schadstoffe abzubauen. Das gereinigte Wasser kann dann in die Umwelt abgeleitet oder für die Bewässerung verwendet werden. Eine Chemietoilette verwendet hingegen Chemikalien, um Feststoffe in einem Behälter zu zersetzen und Gerüche zu reduzieren. Der Behälter muss regelmäßig geleert und gereinigt werden. Es ist zudem wichtig, die richtigen Chemikalien zu verwenden und sie sicher zu entsorgen.

Topografische Herausforderungen

Der Anschluss von Tiny Houses an die öffentliche Kanalisation und die anschließende Aufbereitung der Abwässer in einer Kläranlage stellt die optimale Form der Entwässerung dar und hat auch die besten Chancen für eine behördliche Genehmigung. Doch liegt das Tiny House weit entfernt von einer Kanalisation oder ist eventuell topografisch unter dem Höhenniveau des Kanals gelegen, ist eine Entsorgung des Abwassers im Freigefälle praktisch unmöglich. Hier braucht es smarte Lösungen, um den gewünschten Anschluss zu realisieren. 

Tiny Houses mit Druckentwässerungssystem
Eine effiziente und nachhaltige Lösung für die Abwasserentsorgung in den zunehmend beliebten Tiny Houses sind Druckentwässerungssysteme und Hebeanlagen.

Eine effiziente und nachhaltige Lösung für die Abwasserentsorgung in Tiny Houses sind Druckentwässerungssysteme und Hebeanlagen. Bei der Druckentwässerung wird das Abwasser durch eine kleine, druckfeste Leitung gepumpt. Dies ist besonders vorteilhaft in Gebieten mit ungünstiger Topografie oder hohem Grundwasserspiegel, wo eine herkömmliche Schwerkraftentwässerung nicht möglich ist. Bei der Druckentwässerung fördern kleine Hauspumpstationen das Abwasser einzelner Häuser oder Häusergruppen in ein Druckrohrnetz. Das zu entsorgende Abwasser wird dabei zunächst in einer kompakten PE-Pumpstation im Außenbereich gesammelt und anschließend mit einer Abwasserpumpe, die mit einem Schneidsystem ausgerüstet ist, an einen öffentlichen Freispiegelkanal oder eine weitere Pumpstation übergeben.
Die Vorteile der Druckentwässerung liegen, neben der Überwindung von weiten Strecken und Anstiegen, in der Kostenersparnis im Vergleich zur Freigefällekanalisation (Freispiegelkanal). Es sind weniger Zwischenpumpstationen erforderlich, die beim konventionellen Abwassertransport über Freigefälle immer wieder das Abwasser „anheben“, damit es eine gewisse Strecke im Freigefälle fließen kann. Dies spart Bau- und Betriebskosten.  
Druckleitungen verursachen als geschlossenes System keine Geruchsbelästigung. Sie können Hindernisse (z. B. Versorgungsleitungen) kreuzen und erfordern eine geringere Verlegetiefe als ein Freigefällekanal. Häufig werden sie maschinell circa einen Meter in den frostfreien Bodenbereich eingepflügt. Aushub mit schwerem Gerät und wochenlange Baustellen, wie es beim Verlegen von groß-dimensionierten Abwasserrohren notwendig wäre, bleiben den Bürgern erspart. Mit dieser Technologie lassen sich Tiny-House-Siedlungen leicht an die bestehende Infrastruktur anschließen. Je nach Bebauungsdichte kann ein Haus oder eine ganze Siedlung an ein Druckentwässerungssystem angeschlossen werden. Bei der Dimensionierung verändert sich lediglich die Schachtgröße, die Pumpenleistung und die Dimension der Druckleitung.

Mehr Druck in der Leitung

Der Pumpenspezialist Jung Pumpen hat laut eigenen Angaben in den letzten 50 Jahren bereits mehrere Zehntausend Gebäude erfolgreich mit dem Druckentwässerungsprinzip entwässert. Auf der Ostseehalbinsel Darß werden demnach über 1.600 Ferienhäuser und Gebäude mithilfe von 92 Kilometer Druckleitungen effektiv entsorgt. Zudem trage das Unternehmen seit Jahrzehnten zur abwassertechnischen Entsorgung des Berliner Grüngürtels durch den Einsatz von über 2.000 Druckentwässerungssystemen bei.

Druckentwässerungsschacht auf Hausboot
Die Abwasserentsorgung auf Hausbooten stellt Besitzer*innen nicht selten vor ein Problem, da zumeist kein Druckentwässerungsschacht installiert werden kann.

Auch auf dem Gebiet der Abwasserentsorgung von Hausbooten sei das Unternehmen mit seinen Compli-Hebeanlagen aktiv und habe schon zahlreiche Objekte in den Niederlanden und Deutschland realisiert. Da hier kein Druckentwässerungsschacht installiert werden kann, werde das Abwasser innerhalb des Hausbootes in robusten PE-Behältern gesammelt und bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstands mit einer starken Freistromrad-Pumpe an eine auf dem Festland befindliche Übergabestation übergeben. Diese Pumpen könnten auch nach Wunsch mit Schneidradsystemen ausgeführt werden, was zu dünneren Druckleitungen führt, allerdings auch zu mehr Geräuschen beim Abtransport. Da die Pumpen aber nur wenige Sekunden pro Tag in Funktion sind, werde dies von vielen Konsument*innen toleriert. Die jährlichen Energiekosten liegen laut Jung Pumpen bei rund zehn Euro für einen Haushalt mit vier Personen. Eine aktuelle Referenz im Bereich Tiny Houses ist etwa das Ferienresort Groneberger Mühle, ein Urlaubsziel nahe der deutschen Ostsee. Das Resort umfasse 21 modern eingerichtete Tiny Houses, jedes Haus verfüge über eine eigene Terrasse, teilweise über dem See, und ist komplett ausgestattet, einschließlich Küche.
Ein Kunststoff-Abwasserschacht PKS-D 1500 mit zwei MultiFree-Pumpen Typ 35/2BW1 würden dabei die Abwässer der Feriensiedlung aufnehmen und in einen 250 m entfernten Übergabeschacht pumpen, der mit der öffentlichen Kanalisation verbunden sei. Eine Kompressorstation Breeze SH1 sorgt zudem dafür, dass das Druckrohr regelmäßig mit Frischluft gespült werde, damit das Abwasser „frisch“ übergeben wird.
Dies zeigt, dass intelligente Systeme, hocheffiziente Pumpen, multifunktionale Ansätze und erneuerbare Energiequellen aktuell die Art und Weise revolutionieren, wie Häuser geheizt, gekühlt und mit Wasser versorgt werden. Die technologischen Fortschritte ermöglichen dabei nicht nur eine höhere Effizienz und Komfort, sondern tragen auch dazu bei, die Umweltbelastung zu verringern und eine nachhaltige Zukunft für kommende Generationen zu gestalten. //

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Haustechnik