Überblick über Pumpentypen


Überblick über Pumpentypen


Um in einem Gartenteich, Schwimmteich, Bachlauf und Filtergraben Wasser gegen das natürliche Gefälle zu bewegen oder es aus einem Brunnen oder einer Zisterne zu fördern braucht man Pumpen. Das Angebot an Pumpen für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche ist immens. Bevor man sich für einen bestimmten Pumpentyp entscheidet, muss man sich darüber im Klaren sein, welche Leistungsanforderungen an die Pumpe gestellt werden müssen.



Kenngrößen der Pumpen

Die beiden entscheidenden Kenngrößen der Pumpe sind zum einen die Förderhöhe, zum andern die geförderte Wassermenge. Die Förderhöhe wird in m Wassersäule [in der Einheit mWs] oder in bar angegeben. 1mWs entspricht 0,1bar. Die Förderhöhe wird dabei immer ab dem Wasserspiegel gerechnet, dabei ist es egal, ob die Pumpe in einer Wassertiefe von 20, 50 oder 100cm installiert ist.

Die zweite Kenngröße ist die geförderte Wassermenge in Liter pro Zeit [in der Einheit l/min oder l/h]. Oft wird auch die maximale Fördermenge angegeben; diese bezieht sich auf Liter pro Zeit und eine Förderhöhe von 0cm, also auf Wasserspiegelniveau.

Beispielrechung für einen Bachlauf

Die Leistung einer Pumpe wird nicht nur von der maximalen Fördermenge, sondern auch von der maximalen Förderhöhe begrenzt. Angenommen die maximale Förderleistung läge bei 100 l/min, bezogen auf das Niveau des Wasserspiegels, und die maximale Förderhöhe würde 150cm betragen. Wenn man nun, mit Hilfe dieser Pumpe und einer Schlauchverbindung das Wasser bis zu einem Quellstein fördern will, aus dem das Wasser über einen künstlichen Bachlauf wieder in den Teich zurückfließen soll: Liegt die Öffnung des Quellsteins 100cm über dem Wasserspiegel des Gartenteichs, dann beträgt die Förderleistung dieser Teichpumpe nur noch 35 l/min. Liegt der Quellaustritt nur 20cm höher, also 120cm über dem Wasserspiegel, dann sinkt die Förderleistung bereits auf 20 l/min. Erhöhe ich den Unterschied zwischen Teichniveau und Bacheinlauf um weitere 10cm, also auf 130cm, dann beträgt die Förderleistung nur noch 15 l/min. Immer vorausgesetzt, zwischen Fördermenge und Förderhöhe besteht eine streng lineare Beziehung. Das ist aber in der Regel nicht der Fall. Vielmehr nimmt die Pumpenleistung mit zunehmender Förderhöhe exponentiell ab, die Förderleistung sinkt also sogar noch etwas stärker ab. Die Beziehung zwischen Fördermenge und Förderhöhe wird Pumpenkennlinie genannt. Jede Pumpe guter Markenqualität sollte neben der Gebrauchsanleitung zu Installation und Betrieb der Pumpe auch eine Graphik beiliegen, in der die Pumpenkennlinie dargestellt ist. Auf der x-Achse des Diagramms ist dann die Fördermenge in l/min, auf y-Achse die Förderhöhe in cm aufgetragen.

Um bei dem geschilderten Beispiel zu bleiben: Eine solche Pumpe würde pro min 35 Liter in 100cm Höhe fördern. Bei einem Bachlauf kommt aber eine weitere Komplikation hinzu. Man kann davon ausgehen, dass der Querschnitt der Pumpenöffnung und der Schlauchquerschnitt ungefähr gleich groß sind, z.B. 2,5cm Ø. Der künstliche Bachlauf hat natürlich mehr als eine Gerinnebreite von 2,5cm. Angenommen die Breite des Bachbrettes beträgt über die gesamte Länge 30cm und in der Mitte eine durchschnittliche Tiefe von 15cm. Dann fließt die geförderte Wassermenge von 35l/min nicht mehr durch eine Querschnittsfläche von 4,909cm2, sondern durch eine Gerinnefläche von 353,429cm2. Damit sinkt dann aber auch die Fließgeschwindigkeit, mit der das Wasser in den Teich zurückströmt, um mehr als den Faktor 70. Dann beträgt die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit im Bachlauf weniger als 2cm/sec. Das wäre dann mehr ein Tröpfeln als ein Fließen, und auf der Strecke bis zur Mündung in den Teich würde ein nicht geringer Teil des Wassers durch Verdunstung, Reibung an der Stromsohle u.a. verloren gehen. Damit die Strömung im Bachlauf als solche überhaupt wahrgenommen werden kann, sollte die Fließgeschwindigkeit aber mindestens 10cm pro sec betragen. Damit müsste sich die nötige Förderleistung auf mindestens 175 l/min erhöhen. Die maximale Förderleistung einer geeigneten Pumpe müsste dann bereits bei 500 l/min liegen. Wenn es überhaupt solche Hochleistungspumpen für den Einsatz im Gartenteich gibt, dann würde der Energieverbrauch schon bei ca. 16 kW pro Tag liegen. Um diesen immensen Stromverbrauch zu senken, müsste man die Anlage weiter optimieren. Z.B. in dem man das Gefälle im Bachlauf verringert, den Quellaustritt nur 50cm statt 100cm über dem Teichniveau installiert, den Gerinnequerschnitt des Bachlaufs auf 15cm reduziert, die Fließgeschwindigkeit aber weiterhin auf 10cm/sec belässt. Dann würde die benötigte Förderleistung auf ca.22l/min gesenkt werden können. Dafür benötigt man eine Pumpe mit einer maximalen Förderleistung von etwa 63 l/min. Damit kommt man in einen Bereich, der technisch machbar und bei einem Stromverbrauch von 2kW pro Tag auch finanzierbar ist. Man sieht an diesem Beispiel: Damit das Zusammenspiel zwischen Teich und Bachlauf, zwischen Fördermenge und Fließgeschwindigkeit funktioniert und das Ganze in einem ökonomisch tragfähigen Rahmen bleibt, muss man einige Vorüberlegungen anstellen und sich dann für den richtigen Pumpentyp entscheiden – im Zweifelfall am besten eine in der Konzeption von Teichanlagen versierte Fachkraft zu Rate ziehen.

Pumpentypen

Zu den ersten Pumpen, die bereits in der Antike zum Hochpumpen von Wasser aus Zisternen und Brunnen benutzt wurden, gehörten die Kolbenpumpen. Auf dem Land sieht man auch heute noch gusseiserne Schwengelpumpen, mit denen das Grundwasser ans Tageslicht gefördert und zur Gartenbewässerung genutzt wird. Solche Kolbenpumpen werden natürlich inzwischen auch mit Motoren betrieben. Sie haben aber den Nachteil, dass solche Pumpen nur stoßweise arbeiten. Das lässt sich bis zu einem gewissen Grad durch zwei gegenläufig arbeitende Pumpen ausgleichen.

Nach dem gleichen Prinzip funktionieren Membranpumpen. Bei ihnen wird aber der Kolben durch eine bewegliche Membran ersetzt und damit werden die Reibungsverluste durch den Kolben im Zylinder vermieden. Solche Membranpumpen sind einem geringeren Verschleiß ausgesetzt, entsprechend länger ist ihre Lebensdauer.

Kreiselpumpen haben einen runden, flachen Hohlraum. In der Unterseite mündet ein Ansaugrohr, durch welches Wasser in den Pumpenraum gesaugt wird. An seiner Seite befindet sich eine zweite Öffnung, durch die Wasser in eine Druckleitung gepumpt wird. Im Pumpenraum ist ein Flügelrad gelagert, welches durch einen Motor in schnelle Drehbewegungen versetzt wird und durch die Fliegkraft das Wasser nach außen schleudert und damit in die Druckleitung befördert. Im Gegensatz zu Kolben- und Membranpumpen haben solche Kreiselpumpen den Nachteil, dass sie nicht selbstansaugend sind. Geraten Luftblasen in die Ansaugleitung, dann füllt sich der Pumpenraum nicht mehr vollständig mit Wasser, das Flügelrad dreht sich in Luft und die Saugwirkung der Pumpe geht verloren. Steht die Pumpe im Wasser, ist das kein Problem, da das Wasser ständig nachläuft. Oberhalb des Wasserspiegels müssen Pumpe und Ansaugleitung zunächst vollständig mit Wasser gefüllt werden. Kreiselpumpen kann man als Tauchpumpen zur Entwässerung und Entschlammung des Teichs einsetzen. Solche unter Wasser arbeitenden Tauchpumpen werden durch einen gekapselten, wasserdicht eingeschlossenen Motor angetrieben. Solche Pumpen bringen zwar eine hohe Leistung, sind aber nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt.

Einsatz und Verwendung von Pumpen am Gartenteich

Gartenteichpumpen sollen eine möglichst hohe Förderleistung erbringen bei geringem Energieverbrauch und dabei noch eine möglichst lange Lebensdauer haben. Für Aquarien, Springbrunnen oder Miniteiche setzt man Synchronpumpen ein, die aus einem Gehäuse mit einer Magnetspule, einem permanent magnetischen Rotor mit Flügelrad und dem Pumpengehäuse bestehen. Der Motor wird mit Wechselstrom betrieben. Die beiden Pole des Eisenkerns wechseln 50mal pro sec zwischen Plus und Minus. Damit dreht sich der Magnet zwischen den beiden Polen 50mal pro sec und treibt mit das Flügelrad mit einer konstanten Drehzahl von 3000 pro min an. Die Förderleistung lässt sich also nicht regulieren. Anders Pumpen mit asynchronen Spaltrohrmotoren. Mit einem Dimmer kann die Drehzahl gedrosselt und damit auch die Leistung geregelt werden.

Pumpen werden oft in Kombination mit einem Filtersystem im Gartenteich eingesetzt. Bevor man sich für ein bestimmtes System entscheidet, sollte man zunächst prüfen ob solch eine nicht gerade billige Technik überhaupt notwendig ist. Verzichtet man auf ein Bachlaufsystem, ist der Teich genügend groß und so naturnah angelegt, mit geeigneten Pflanzen besetzt und enthält nur wenige oder gar keine Fische, sodass sich nach einer gewissen Einlaufzeit ein einigermaßen stabiles ökologisches Gleichgewicht einstellt, dann kann man auf diesen technischen Aufwand eigentlich verzichten. Außerdem würden durch eine Umwälzpumpe die natürliche Schichtung und die Sauerstoffanreicherung im Teich gestört. Anders ist dies natürlich, wenn man mehrere Gartenteiche mit einander verbinden, einen Bachlauf in die Gartenteichanlage integrieren oder eine Fontäne betreiben will. Um das Wasser gegen die Schwerkraft in die Höhe transportieren zu können, braucht man natürlich eine Pumpe. Auch bei einem Schwimmteich oder einem dicht besetzten Fischteich wird man nicht auf ein hochwertiges, leistungsfähiges technisches Equipment verzichten können.

Tauchpumpen haben im Gegensatz zu Saugpumpen den Vorteil, dass sie direkt im Teich stehen. Damit entfallen alle lästigen Schlauchverbindungen. Sie wälzen eine große Wassermenge bei minimalem Energieaufwand um. Im Sommer kühlt das umgebende Wasser den Motor, wodurch allerdings das Teichwasser selbst etwas erhitzt wird. Außerdem sind sie ziemlich verschleißarm und arbeiten äußerst geräusch- und vibrationsarm.

Ein Problem beim Einsatz von Tauch- und Saugpumpen gelichermaßen ist, dass Zooplankton und andere kleinere Wirbellose oder auch Fischlarven in die Pumpe gesaugt und verletzt oder getötet werden können. Setzt man einen grobmaschigen Filtersieb vor den Ansaugstutzen, damit wenigstens nicht auch größere Lebewesen hinein gesaugt werden, dann besteht die Gefahr, dass sie durch den hohen Druck eingeklemmt oder zerquetscht werden könnten. Wählt man deshalb ein engmaschiges Netz, dann können Algen und Schwebstoffe die Poren so sehr verstopfen, dass das Wasser nicht mehr in die Pumpe gesaugt werden kann.





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