In vielen Heizungs- und Kaltwasseranlagen ist die Proportionaldruckregelung die bevorzugte Regelungsart. Und das aus gutem Grund. In HLK-Anlagen werden ausschließlich dynamische Verluste aus Rohrleitungen, Rohrbögen und sonstigen Komponenten berücksichtigt. Statische Verluste bzw. die statische Höhe kann vernachlässigt werden.

In Druckerhöhungsanlagen für Gewerbegebäude ist konstanter Wasserdruck jedoch zur Regel geworden, obwohl es auch in diesen Gebäuden große dynamische Verluste und keineswegs nur statische Druckverluste gibt.

In diesem Kurs geht es um den Proportionaldruck in Druckerhöhungsanlagen und wie dieser in Gewerbegebäuden Einsparungen ermöglicht.

Doch bevor wir ins Detail gehen, wollen wir 2 Schlüsselbegriffe rekapitulieren: statische Druckverluste und dynamische Druckverluste. Einfach gesagt, sind statische Druckver- luste unabhängig von der Durchflussmenge, dynamische Druckverluste dagegen hängen stark von der Durchflussmenge ab.

Bei der Auslegung einer Druckerhöhungspumpe muss die statische Höhe berechnet werden, um die statischen Verluste zu ermitteln. Die dynamischen Verluste müssen ebenfalls berechnet werden. Die statische Höhe ist die gemessene Höhe von der Druckerhöhungsanlage bis zur höchsten Entnahmestelle im Gebäude. Dynamische Verluste hängen vom Wasserverbrauch ab. Sind Wasserverbrauch und Durchfluss hoch, nehmen die dynamischen Verluste in Rohrleitungen und an Armaturen zu. Bei Nulldurchfluss gibt es keine dynamischen Verluste.

Üblicherweise werden in hohen Gewerbegebäuden aufgrund der großen statischen Höhe Druckerhöhungsanlagen mit konstantem Wasserdruck verwendet. Wie hier zu sehen, ist der Pumpendruck bzw. die Förderhöhe, dargestellt als rote Linie, unabhängig von Durchfluss und dynamischen Verlusten konstant. Aber eine Druckerhöhungspumpe lässt sich durch Umstellung auf Proportionaldruck optimieren, auch in hohen Gebäuden. Schauen wir uns das genauer an.

Wie hier zu sehen, passt die Pumpe ihre Leistung bei Proportionaldruckregelung an den erforderlichen Druck an, der von der Durchflussmenge abhängt. Die Einsparungen durch den Betrieb mit Proportionaldruckregelung mögen in Gebäuden mit großer statischer Förderhöhe gering erscheinen, aber sie sind trotzdem die Mühe wert.

Viele Gewerbegebäude sind jedoch nicht sonderlich hoch. Gebäude wie Krankenhäuser, Einkaufszentren und Flughäfen sind sehr großflächig, aber nur wenige Stockwerke hoch. Und für solche Gewerbegebäude ist Proportionaldruck zweifellos die richtige Lösung.

Stellen Sie sich einen Flughafen vor. Ein typischer Flughafen ist sehr großflächig, jedoch nicht sehr hoch. Im Hinblick auf die Druckerhöhung ist das von großer Bedeutung, denn dabei kehrt sich das Verhältnis von statischen zu dynamischen Verlusten im Vergleich zu hohen Gewerbegebäuden um. Wie diese Grafik zeigt, ist Proportionaldruck in solchen Gebäuden sogar noch relevanter und das Einsparpotenzial ist erheblich.

Weitere wichtige Faktoren sind Wasserdruck und Durchfluss am Wasserhahn. In Anlagen mit Konstantdruckregelung ist der Wasserdurchfluss am Wasserhahn nicht konstant. Vielmehr erhöht sich der Wasserdurchfluss am Wasserhahn, wenn der Gesamtwasserdurchfluss in der Anlage abnimmt. Dies liegt daran, dass Wasserhähne Druckschwankungen unterliegen, die von den dynamischen Verlusten in der Anlage abhängen, wobei diese Verluste wiederum vom Durchfluss abhängen. Sehen wir uns ein Beispiel dazu an: Bei geringerem Wasserdurchfluss in der Anlage steigt der verfügbare Druck am Wasserhahn beispielsweise von 100 auf 200 kPa und der Wasserdurchfluss am Wasserhahn von 0,25 auf 0,33 l/s. Das entspricht einer Steigerung des Wasserdurchflusses um 32 %.

Bei sinkendem Gesamtverbrauch in der Anlage sinken also auch die dynamischen Verluste. Und bei konstanter Pumpenförderhöhe steigt der Druck am Wasserhahn, was letztendlich zu übermäßigem Wasserverbrauch führt. Andererseits können Anlagen, die mit Proportionaldruck arbeiten, den Druck bedarfsgerecht regulieren. Sobald also der Durchfluss in der Anlage abnimmt, wird der Pumpendruck bzw. die Förderhöhe entsprechend reduziert. So bleibt der Wasserdruck am Wasserhahn mehr oder weniger konstant und es wird nur sehr geringfügig mehr Wasser verbraucht als nötig. Auch das unterstreicht die großen Vorteile des Proportionaldrucks.

Es gibt allerdings zwei Arten von Proportionaldruckregelung: linear und quadratisch. Lineare Proportionaldruckregelung zeichnet sich dadurch aus, dass die Pumpe ihre Leistung proportional an den Durchfluss anpasst. Quadratische Proportionaldruckregelung dagegen simuliert reale Anlagenbedingungen. In diesem Beispiel zeigt der rote Bereich das Energiesparpotenzial, das durch linearen Proportionaldruck erzielt wird, der blaue Bereich dagegen die weiteren Einsparungen, die durch quadratischen Proportionaldruck erzielt werden können.

Zusammenfassend heißt das, die Proportionaldruckregelung – die lineare wie auch die quadratische – ermöglicht bei Druckerhöhungsanlagen erhebliche Energie- und Wassereinsparungen. Zwar sind diese Einsparungen in Gewerbegebäuden mit wenigen Geschossen wie Flughäfen und Krankenhäusern größer. Doch lassen sich durch Druckerhöhungs- anlagen mit Proportionaldruckregelung in Gewerbegebäuden aller Art Einsparungen erzielen.