Die richtige Antwort: Genau diejenige, die für Ihren Anwendungszweck passt! Eine Pumpe darf punkto Leistungsdaten nicht zu klein, sollte aber auch nicht zu groß dimensioniert sein. Wie Sie die perfekt passende Pumpe finden, erklärt der folgende Blogbeitrag.

Für viele Produkte wie Computer, Autos, Kameras, Fernseher etc. hat es sich eingebürgert, ein paar Nummern zu groß einzukaufen, also Produkte zu erwerben, deren Leistung die tatsächliche Anforderung deutlich übersteigt. Nach dem Motto: „Vielleicht kann man es ja mal brauchen. Wenn es nichts nützt, schadet es zumindest nicht.“ Beim Pumpenkauf sollte man nicht nach diesem Motto vorgehen! Denn eine zu starke Pumpe bringt Nachteile mit sich: Das Problem besteht darin, dass die üblichen, nicht drehzahlgeregelten Pumpen nur zwei Zustände kennen: Sie laufen voll oder gar nicht, sie können ihre Laufleistung also nicht dosieren! Hat die Pumpe mehr Leistung als man im Bewässerungssystem benötigt, dann pumpt sie trotzdem mit voller Kraft weiter.

Entweder wirkt auf die Abnehmer nun ein höherer als der berechnete Druck und sie geben mehr Wasser ab als geplant. Oder – wenn diese mit technischen Hilfsmitteln nach oben hin druckreguliert sind – wird die Pumpe das Wasser nicht los. Sie dreht sich dann zwar voll weiter, aber leer, ohne weiter Wasser zu fördern. Der erste Fall ist ein Problem, weil die Bewässerung dann nicht mehr wie geplant funktioniert und das Zusammenspiel der einzelnen Regner nicht mehr passt. Der zweite Fall verschwendet unnötig Energie, vor allem wenn die Pumpe viel zu groß dimensioniert ist und damit in einem für sie sehr ungünstigen Leistungsbereich arbeiten muss. Und in beiden Fällen wirkt auf das gesamte System ein höherer Druck als notwendig. Höherer Druck bedeutet schnellere Abnutzung und eine größere Wahrscheinlichkeit, dass etwas kaputt geht, daher sollte man das in jedem Fall vermeiden. Auch bedingt ein höherer Druck erhöhte Anforderungen an die benutzten Komponenten, die für den hohen Druck ausgelegt sein müssen.

Daher gilt: Am besten fährt man mit der Verwendung einer für den Anwendungszweck genau passenden Pumpe! Ein klein wenig darf sie stärker sein, damit eine kleine Reserve bleibt.

Wie berechnet man die benötigte Leistung?

Diese richtet sich wie zuvor geschrieben nach der geplanten Anwendung. Theoretisch kann das alles möglich sein, zB. auch nur ein angeschlossener Gartenschlauch, in den meisten Fällen wird es jedoch eine Gartenbewässerung sein. In solchen Fällen ist die benötigte Leistung (Fördermenge und Förderdruck) für jenen Bewässerungssektor zu kalkulieren, der die größten Anforderungen an Druck und Wasserbedarf hat.

Wichtig: Da sich die Pumpe nach der Anwendung richtet, gilt immer: Zuerst wird die Bewässerung geplant, dann die passende Pumpe dazu ausgewählt, nie anders herum!
Natürlich aber ist es kein Nachteil, bereits in der Planungsphase der Bewässerung nach in Frage kommenden Pumpen Ausschau zu halten und die Sektorenplanung auf diese abzustimmen.

Ermittlung der Fördermenge

Der Wasserbedarf ergibt sich aus den Angaben der Regnerhersteller. In diesen findet man zu jedem Regnermodell, abhängig vom beregneten Kreisausschnitt und vom dabei zur Anwendung kommenden Wasserdruck (= Betriebsdruck), die Durchflussmenge pro Stunde. Summiert man diese Menge für alle Regner eines Sektors auf, dann ergibt das den gesamten Wasserbedarf, also die Litermenge an Wasser, die im Bewässerungssektor in einer Stunde vergossen wird. Das was am Ende der Leitung an den Regnern rauskommt entspricht 1 zu 1 dem, was auch die Pumpe fördern muss. Daher gilt: Fördermenge der Pumpe = Wasserdurchflussmenge.

Beispiel: Im Sektor sollen 4 Regner mit Wasser versorgt werden:

  • 2 x Hunter MP-Rotator MP3000 Viertelkreis bei 2,8 bar Wasserdruck -> Wasserbedarf je 200 Liter/Stunde
  • 2 x Hunter MP-Rotator MP3000 Halbkreis bei 2,8 bar Wasserdruck -> Wasserbedarf je 420 Liter/Stunde

-> Gesamte Wasserbedarf und damit Fördermenge = 1.240 Liter pro Stunde

Mehr Hintergrundinformationen zur Einteilung eines Gartens in Bewässerungssektoren und Recherche des Wasserverbrauchs der Regner finden Sie auf der Bewässerungs-Planungsseite.

Tipp: Prinzipiell würde ich empfehlen, die Wasserdurchflussmenge nicht zu hoch anzusetzen! Bei der Verwendung von im Privatbereich üblichen 3/4 Zoll Pipelinerohren, sollte man auf jeden Fall unterhalb von 1.600 Litern/Stunde bleiben, da sonst der Druckverlust stark zunimmt. Man müsste also unverhältnismäßig viel Energie an der Pumpe aufwenden, um diese auch bis zum Regner zu bringen.

Nun ist als zweite Größe noch der Druck zu ermitteln.

Ermittlung des Förderdrucks

Damit ist jener Druck gemeint, der an der Pumpe bei der zuvor berechneten Fördermenge anliegen muss, um die Druckanforderungen des Abnehmers zu erfüllen.

Dieser ergibt sich aus den folgenden drei Werten:

  • Betriebsdruck
  • Druckverlust Leitung
  • Druckverlust Höhenunterschied

Es gilt also: Förderdruck = Betriebsdruck + Druckverlust Leitung + Druckverlust Höhenunterschied

Im Anschluss eine Skizze, die bildlich zeigt, wo diese 3 Werte im Bewässerungssystem schlagend werden. Links der Brunnen, rechts davon die Pipeline samt Komponenten, die durchlaufen werden (dargestellt ist nur ein Sektor der Bewässerung) und ganz am Ende die Regner, die ihren Betriebsdruck benötigen:

Wie man zu den drei Werten kommt, wird im folgenden erklärt:

Betriebsdruck

In unserem Beispiel besteht der Abnehmer aus den Regnern im Bewässerungssektor. Diese benötigen die zuvor bestimmte Wassermenge in Verbindung mit einem bestimmten Wasserdruck, damit sie ordnungsgemäß funktionieren, das heißt aus der Erde aufsteigen und das Wasser in der korrekten Wurfweite von sich geben. Welcher Druck das ist, geben die Regnerhersteller vor bzw. kann man das innerhalb einer bestimmten Bandbreite selbst bestimmen.

Beispiel: Meine Top-Regnerempfehlung der Hunter MP-Rotator wird zB. vorzugsweise mit einem am Regner anliegenden Betriebsdruck von 2,8 bar betrieben. Das heißt der Regner erwartet einen statischen, auf die Rohrleitung und die Regner wirkenden Druck von 2,8 bar um ordnungsgemäß zu funktionieren.

-> Bei der Verwendung eines Hunter MP-Rotator (druckreguliert) beträgt der Betriebsdruck 2,8 bar

Druckverlust Leitung

Bevor diese 2,8 bar beim Regner ankommen, muss das Wasser am Weg von der Pumpe bis zu den Regnern jedoch noch Hindernisse überwinden, die es Druck kosten (Reibung in der Rohrpipeline, Engstellen in Bewässerungscomputer, Magnetventilen, Filter, Rückschlagventilen, Verbindern, …). Dieser Verlust ist umso größer, je mehr Wasser fließt und je länger und enger die Rohrstrecke ist, die es zu überwinden gilt. Bei einer im Privatbereich typischen Bewässerung mit 3/4 Zoll Rohren beträgt der Druckverlust je 10 Meter Pipelinestrecke ganz grob geschätzt in etwa 0,1 bar. Verwendet man 1 Zoll Rohre ist der Druckverlust wesentlich geringer, hat man eine sehr große Wasserdurchflussmenge, dann ist er größer. Mehr Infos zur exakten Berechnung dieses Druckverlusts finden Sie in folgendem Artikel:

Blogbeitrag: Wasserdruckverlust in der Pipeline kalkulieren

Der Druckverlust durch Komponenten wie Bewässerungscomputer, Ventile, Wasserdurchflussmesser, Filter etc. ist bei manchen Herstellern vorbildhaft in den Produktbeschreibungen angeführt (Druckverlust in Abhängigkeit von der Durchflussmenge). Andere Hersteller machen dazu keine Angaben, in so einem Fall muss geschätzt werden. Zumeist sind überschlagsmäßig 0,1 bis 0,2 bar Druckverlust je zusätzlicher Komponente ein realistischer Wert, wieder bezogen auf eine im Privatbereich typische Bewässerung.

Aus dem Druckverlust im Rohr und für das Durchlaufen der Komponenten wird nun ein Gesamtwert für den Leitungsdruckverlust summiert. Ein Durchschnittswert, der bei vielen typischen Bewässerung in etwa zutreffen wird und auch z.B. beim DVS-Beregnungsplaner standardmäßig so angenommen wird, ist ein Leitungsdruckverlust von 0,7 bar. Dieser ungefähre Wert gilt unter der Einschränkung einer maximalen Fördermenge bis 1.600 Liter/Stunde und einer nicht allzu langen Rohrleitung (bis maximal 40 Meter). Überschreitet die Bewässerung diese Werte, dann sollte in jedem Fall mit mehr kalkuliert werden bzw. der Druckverlust exakt kalkuliert werden.

Beispiel: Der Bewässerungssektor hat eine Rohrlänge von 30 Metern, die Leitung durchläuft ein Rückschlagventil, einen Filter und ein Magnetventil. Für die 30 Meter Rohr werden 0,1 bar Druckverlust je 10 Meter angesetzt (= gesamt 0,3 bar), für das Rückschlagventil 0,2 bar Druckverlust, für das Magnetventil und den Filter je 0,1 bar Druckverlust.

-> Der Druckverlust in der Leitung beträgt insgesamt 0,7 bar

Druckverlust Höhenunterschied

Zu guter Letzt ist noch der Druckverlust für das Hochpumpen des Wassers zu kalkulieren. Im Brunnen ist die Differenz zwischen Erdoberfläche und dem Niveau, auf dem das Grundwasser beginnt relevant. Wie tief die Pumpe bzw. der Saugschlauch im Grundwasser hängt, ist hingegen irrelevant! Je 1 Meter Höhenunterschied beträgt der Druckverlust 0,1 bar. Beginnt das Grundwasser also z.B. bei 8 Metern, dann sind für die Strecke vom Grundwasser bis zur Erdoberfläche 0,8 bar Druckverlust einzukalkulieren. Gibt es von der Erdoberfläche weg bis zu den Regnern einen weiteren Anstieg zu überwinden, weil das Gelände nicht eben sondern abschüssig ist, dann sind für jeden weiteren Meter Höhenunterschied zusätzliche 0,1 bar Druckverlust hinzuzurechnen. Gäbe es umgekehrt ein Gefälle, dann wären je Meter Gefälle 0,1 bar Druckgewinn hinzuzurechnen, da der Druck im Gefälle zunimmt.

Beispiel: Die Tiefbrunnenpumpe hängt in 10 Meter Tiefe. Das Grundwasser beginnt in 8 Meter Tiefe. Das Gelände ist abschüssig, vom Brunnenkopf bis zu den Regnern ist ein Anstieg zu überwinden. Für den am höchsten platzierten Regner beträgt dieser 1 Meter. Im Brunnen schlagen 8 Meter Höhenunterschied mit 0,8 bar Druckverlust zu Buche. Weitere 0,1 bar sind für die 1 Meter Niveauunterschied zwischen Brunnenkopf und höchstplatziertem Regner hinzuzurechnen.

-> Der Druckverlust zur Überwindung des Höhenunterschiedes beträgt 0,9 bar

Berechnung des benötigten Förderdrucks

Der benötigte Förderdruck ergibt sich nun aus den drei zuvor berechneten Größen:

Förderdruck = Betriebsdruck + Druckverlust Leitung + Druckverlust Höhendifferenz

-> In unserem Beispiel ergäbe sich somit ein Förderdruck von 2,8 bar + 0,7 bar + 0,9 bar = 4,4 bar. Die Pumpe muss also einen Förderdruck von 4,4 bar erzeugen, damit bei den Regnern der erforderliche Betriebsdruck von 2,8 bar ankommt.

Benötigte Pumpenleistung

Nach Berechnung der Fördermenge und des Förderdrucks sind nun die für die Pumpenauswahl notwendigen Leistungswerte bekannt.

In unserem Beispiel wird eine Pumpe benötigt, die bei 4,4 bar anliegendem Druck pro Stunde 1.240 Liter Wasser fördert.

Auswahl der passenden Pumpe

Dazu vorab folgender theoretischer Hintergrund:

Eine Pumpe hat eine bestimmte Leistung, die in Watt oder Kilowatt angegeben ist. Diese Leistung kann die Pumpe zur Erzeugung von Wasserdurchfluss (= dynamischer Druck) oder von statischem Druck (in Folge nur als Druck bezeichnet) verwenden. Wobei immer gilt, dass das eine auf die Kosten des anderen geht. Erzeugt die Pumpe also mehr Wasserdurchfluss, dann kann sie gleichzeitig weniger Druck erzeugen. Erzeugt sie mehr Druck, dann nimmt die Fördermenge ab.

So sind auch die in Verkaufsangeboten angegebenen Leistungsdaten von Pumpen zu verstehen: 4.500 Liter, 5,1 bar bedeutet nicht 4.500 Liter bei 5,1 bar, sondern 4.500 Liter bei 0 bar bzw. 5,1 bar bei 0 Litern. Diese Maximalwerte wären also nur zu erreichen, wenn man auf den jeweils anderen Wert komplett verzichten würde. In der Praxis braucht man aber beides, sowohl Druck als auch Durchfluss, und daher können die angegebenen Maximalwerte nicht genutzt werden, sondern ein niedriger angesetzter Mix aus beiden.

Hinweis: Statt des Drucks wird in manchen Verkaufsangeboten die Förderhöhe angegeben. Dieser Wert dividiert durch 10 zu dividieren, um zum Druck zu kommen. Eine Förderhöhe von 50 Metern entspricht demnach einem Druck von 5,0 bar.

Pumpenkennlinie

Das Verhältnis zwischen Druck und Durchfluss, also wie das eine sinkt wenn das andere steigt und vice versa, gibt die Pumpenkurve oder Pumpenkennlinie einer Pumpe wieder. Diese zeigt zu jeder Fördermenge, den dabei erzeugten Druck und zu jedem erzeugten Druck, die dabei resultierende Fördermenge und ist in manchen Fällen eine Gerade, in anderen eine Kurve. Der Druck wird dabei oftmals als Förderhöhe angegeben, wobei wie zuvor angeführt 0,1 bar Druck einer Förderhöhe von 1 Meter entspricht.

Im Anschluss ein Beispiel für eine Pumpenkennlinie anhand einer Tiefbrunnenpumpe von Einhell:

Die maximale Förderhöhe der Pumpe beträgt demnach 55 Meter, also 5,5 bar. Bei dieser Höhe werden 0 Liter Wasser gefördert, sie wird daher auch als Nullförderhöhe bezeichnet. Müsste die Pumpe keinerlei Druck ausüben, könnte sie theoretisch 6.000 Liter Wasser pro Stunde fördern. Bei einem anliegenden Druck von 3 bar (30 Meter) wäre die Fördermenge ca. 2.900 Liter, bei 4 bar ca. 1.700 Liter usw. usf. Für jeden Durchflusswert lässt sich aus der Pumpenkennlinie ein zugehöriger Druckwert bestimmen und für jeden Druckwert ein zugehöriger Durchflusswert.

Die Pumpenkennlinie vergleicht man nun mit den zuvor ermittelten Wunschwerten (= benötigter Betriebspunkt der Pumpe). Dazu markiert man im Diagramm der Pumpenkennlinie den Schnittpunkt von benötigtem Förderdruck und benötigter Fördermenge.

Liegt dieser Punkt auf der Kurve, dann hat man eine passende Pumpe gefunden, die in der Lage ist, die benötigte Wassermenge zum benötigten Druck zur Verfügung zu stellen. Die Pumpenkennlinie exakt zu treffen, wird in den seltensten Fällen gelingen, der Punkt darf auch leicht unterhalb der Linie liegen. Dann erreicht man die benötigte Fördermenge bereits mit etwas geringerem Druck und hat in der Praxis noch eine kleine Reserve, wenn man später einmal etwas am Bewässerungssystem verändern muss und daraus zusätzlicher Druckverlust resultiert (anderer Bewässerungscomputer, zusätzlicher Wasserflussmesser, zusätzliches Rückschlagventil oder ähnliches).

Über der Pumpenkennlinie darf der Punkt keinesfalls liegen, da sonst die Anforderungen des Bewässerungssystems nicht erfüllt werden können, also z.B. die Regnerwurfweite zu gering ausfällt.

Im Anschluss habe ich die im verwendeten Beispiel benötigte Fördermenge und den benötigten Förderdruck in das Pumpenkennlinien-Diagramm der Einhell Pumpe eingetragen (roter Punkt).

In dem Fall liegt der Betriebspunkt genau bzw. ganz minimal unter der Pumpenkennlinie. Etwas was in der Praxis in den seltensten Fällen so vorkommen wird. Die Pumpe kann demnach exakt die benötigte Kombination aus Fördermenge und Förderdruck liefern. Würde der Punkt oberhalb der Linie liegen, dann sollte man in jedem Fall nach einer anderen Pumpe Ausschau halten. Zu wenig Leistung kann man im Nachhinein gar nicht oder nur sehr schwer korrigieren, ein bisschen zu viel an Leistung stellt hingegen kein Problem dar.

Mein Tipp: Noch besser als ein punktgenauer Treffer der Linie ist es, wenn der Punkt ein klein wenig unterhalb der Kennlinie liegt, sodass im Fall der Fälle noch eine kleine Reserve im System vorhanden ist.

Zum Vergleich noch die Pumpenkennlinie der Agora-Tec 4 Zoll 500W-screw Tiefbrunnenpumpe. Diese ist eine Schraubenpumpe und hat einen gänzlich anderen Verlauf der Pumpenkurve. Sie hat einen verhältnismäßig hohen Maximaldruck von 8 bar bei einer vergleichsweise geringen maximalen Fördermenge von 2.800 Litern. Von den 2.800 Litern kann sie jedoch, beim von uns im Beispiel gefragten Förderdruck, wesentlich mehr abrufen als die Einhell-Pumpe zuvor. Die Pumpenkurve ist hier vom Hersteller nur bis 2.500 Liter angeführt. Da die Pumpe aber maximal 2.800 Liter schafft, muss sie ab 2.500 Litern sehr steil abfallen. Das heißt auch bei weniger erforderlichem Druck ist es ab diesem Punkt kaum mehr möglich eine nennenswert höhere Wassermenge zu nutzen.

Man sieht, dass der Betriebspunkt meines verwendeten Beispiels deutlich unterhalb der Pumpenkennlinie liegt. Das heißt, die Pumpe könnte die notwendige Leistung leicht erbringen. Allerdings ist sie in dem Fall deutlich überdimensioniert und brächte bei 4,5 bar etwa 1.000 Liter mehr als benötigt. Ich würde daher in jedem Fall empfehlen eine Pumpe zu finden, deren Kennlinie näher am angestrebten Betriebspunkt liegt!

Zum Abschluss zum Vergleich noch eine Pumpe, deren Leistungsdaten nicht ausreichen, um unsere Beispielanforderungen bezüglich Druck und Wasserdurchfluss zu erfüllen:

Die benötigten Leistungsdaten liegen oberhalb der Pumpenkennlinie, können also von der Gardena 6000/5 inox nicht erfüllt werden. Diese könnte bei 4,5 bar nur in etwa 600 Liter Wasser liefern.

Empfohlener Punkt mit bestem Wirkungsgrad

Manche Pumpenhersteller geben für Ihre Pumpen zusätzlich jenen Punkt auf der Pumpenkurve an, an dem die Pumpe den besten Wirkungsgrad hat, also besonders effizient läuft. In einem solchen Fall sollte man versuchen, den tatsächlichen Betriebspunkt nahe an diesem Punkt zu haben, um das Energiesparpotential auszuschöpfen. Dieser Punkt liegt in der Regel nicht an den äußeren Rändern der Pumpenkennlinie, sondern eher im zentralen Bereich der Linie.

Bedeutung der Pumpenkennlinie für den Pumpenkauf

Die ganz wesentliche Information zum Kauf einer Pumpe ist also die Pumpenkennlinie! Pumpenhersteller mit Qualitätsanspruch geben diese Information in der Regel in ihren Verkaufsangeboten oder auf Ihrer Homepage an, andere aber auch nur recht versteckt in Bedienungsanleitungen oder nur nach Nachfrage.

Ein seriöser Kauf einer Pumpe ist ohne Kenntnis der Pumpenkennlinie streng genommen gar nicht möglich, da die maximalen Leistungsdaten alleine wenig aussagen. So gibt es Pumpen, die eine sehr steil fallende Pumpenkennlinie haben und andere mit einer sehr flachen Kennlinie. Bei ersteren bedeutet ein größerer notweniger Förderdruck einen sehr starken Abfall der Fördermenge. Diese Pumpe kann bei geringem Druckerfordernis also z.B. sehr hohe Durchflusswerte haben, sobald aber etwas Druck anliegen muss fällt dieser Wert rapide ab. Im schlechtesten Fall kauft man eine Pumpe mit einer riesigen Literleistung, beim benötigten Förderdruck ist dann aber die tatsächliche Wasserausbeute zu gering. Umgekehrt kann eine Pumpe mit geringerer Maximal-Fördermenge aber flach fallender Pumpenkennlinie, in der Praxis mehr als ausreichend sein, weil sie einen viel größeren Teil des Maximums bei gefragter Druckleistung liefern kann. Die Maximalwerte alleine haben also kaum Aussagekraft und können sehr täuschen!

Wobei man nicht sagen kann, dass die eine Pumpenkennlinie „besser“ wäre als die andere. Die verschiedensten Varianten haben alle ihre Berechtigung, sie sind einfach für ganz unterschiedliche Anforderungen konzipiert. So wie man beim Autokauf zwischen einem Sportflitzer, Familienwagen oder auch einem LKW wählen kann, gibt es auch Pumpen, die für unterschiedlichste Anwendungsszenarien gemacht sind. Diese können für bestimmte Anwendungen super passen und für andere wiederum sehr schlecht geeignet sein.

Pumpenvergleich

In den zwei folgenden Beiträgen gehe ich konkret auf typische Anwendungsszenarien von Pumpen im Bewässerungsbereich ein und stelle dafür jeweils eine Auswahl von in Frage kommenden Pumpen vor. Anhand der ebenfalls mit angeführten Pumpenkennlinien können Sie sehr einfach vergleichen, welche der Pumpen für Ihren Zweck in Frage kommt:

  • Kaufberatung Saugpumpen – Pumpenvergleich anhand von Produktdaten und Pumpenkennlinien
  • Kaufberatung Tiefbrunnenpumpen – Pumpenvergleich anhand von Produktdaten und Pumpenkennlinien