Stromverbrauch von Teichpumpen - ein theoretischer Ansatz

G

Gelöschtes Mitglied 6466

Guest
Hallo zusammen,

ich habe mal wieder meine quanititive Phase...

An den meisten Teichen ist die Teichpumpe der Hauptstromverbraucher (Wer seinen Teich mit Strom beheizt, ist an dieser Stelle leider raus).

Aber warum ist das so? Ich exerziere das jetzt mal an einem Schwerkraftsystem mit durchschnittlich 10 cm Höhendifferenz zwischen Pumpenkammer und Teichniveau durch. Der Einlauf in den Teich soll ein 110 Rohr (Innenquerschnitt 100 mm) sein.

Drei Quellen des Stromverbrauches mag ich erkennen:

1. Überwindung der Höhendifferenz zwischen Pumpenkammer und Teichniveau

2. MOVE - also die kinetische Energie, die das Wasser in der Pumpe aufnimmt und dann im Teich für Strömung sorgt.

3. Reibungsverluste in der Pumpe bzw. Ineffizenzen im Motor.

Zu 1:
Die Überwindung von 10 cm Höhe bei 30.000 l pro Stunde kostet rein physikalisch gesehen 8,17 Watt. Das klingt zwar unglaublich, ist aber richtig.

1 Joule (1 Joule/Sekunde= 1 Watt) = 9,81 Newton * Höhe * Masse 

Wenn ich nun 10 Zentimeter bzw. 0,1 Meter Höhendifferenz und 8,3 l bzw. kg pro Sekunde (30.000 l pro Stunde Flow) in die Formel eintrage, bedeutet dies

9,81 * 0,1 * 8,3 = 8,17 Joule pro Sekunde (Watt) [/color]

Zu 2:
Die Fläche eines Kreises ist Pi * Radius² (Fläche = Pi * r ²): Also hat ein 100 mm (10 cm) Rohr eine Fläche von 3,14 * 5 cm * 5 cm = 78,5 cm². (5 cm Radius = 10 cm Durchmesser - dies ist begleitetes Denken :wink: ) Das bedeutet, dass ein Meter Rohr 7,85 l (78,5 cm² *100 = 7850 cm² = 7850 ml = 7,85 l) enthält. Bei einem stündlichen Durchfluss von 30.000 l muss das gegebene Rohr von 1 m Länge und 10 cm Durchmesser 3821,66 mal gefüllt werden, was einer Geschwindigkeit von 3,82166 km/h entspricht. (logisch!)

30.000 kg also die 30.000 l von 0 auf 3,82166 km/h zu beschleunigen kostet 61 Watt. (glaubt es mir! Joule = 0,5* Masse (kg) * km/h² = 219076,2773. Dies dividiert durch 3600 Sekunden (entspricht einer Stunde) = 61 Watt (60,85 etwas genauer genommen)

Zu 3:

Die Differenz zwischen der Leistungsaufnahme einer Pumpe und der Summe von Punkt 1 und 2 ist der Reibungsverlust bzw. die Ineffizenz einer Pumpe.

Wenn ich mir also dieses Teil hier anschaue...

http://www.ebay.de/itm/Osaga-Rohrpumpe- ... xy7odRyX~J

Die Pumpe braucht 235 Watt und pumpt nominell 30.000 l. Das bedeutet für mich, dass 235 Watt-8 Watt für die Höhendifferenz - 61 Watt (für den MOVE) = 166 Watt in den Kamin geblasen werden. Macht im Jahr 1.455 kWh und bei 0,28 Euro pro kWh € 407,44 für den Arsch.

Was heißt das nun? Wo sind also die Potenziale???

1. Bei 30.000 l Flow durch ein 100 mm Rohr sind 69 Watt die physikalische Grenze. Billiger geht´s einfach nicht.
2. Handelsübliche Pumpen sind einigermaßen ineffizent.
3. Wenn man sich anschaut, wo der Stromverbrauch hauptsächlich anfällt, muss man feststellen, dass 88,4 % des wirklich notwendigen Stromverbrauches bei der Beschleunigung des Wassers (MOVE) anfällt. Ein Teichsystem auf eine Pegeldifferenz von unter 10 cm zu bringen ist einigermaßen aufwändig. Und wenn es dann tatsächlich nur noch 5 cm sind statt vorher 10 cm, dann spart man grade mal 4 Watt. :roll: Aber man könnte durch die Verdoppelung des Rohrdurchmessers von 10 cm auf 20 cm (Kreisfläche steigt dadurch um den Faktor 4,035!) die Geschwindigkeit von o.g. 3,82166 km/h auf 0,955414 km/h senken und damit mal locker die dafür notwendige Energie von 61 Watt auf 3,8 Watt senken (Ja, ist richtig! Die Geschwindigkeit sinkt analog der Vergrößerung des Rohrdurchmessers um den Faktor 4,035. Die notwendige Energie zur Beschleunigung der Masse sinkt asymtotisch, da wir ja seit Einstein alle wissen, E=M*c²

Also vergesst Luftheber. Die bringen nur deshalb so guten Flow bei so geringen Stromverbräuchen, da sie das Wasser ganz langsam in den Teich reinblubbern. Baut besser Rohrpumpen mit großen Durchmessern und geringen Reibungsverlusten. Dazu sind übrigens Pilzkopfpumpen prädestiniert, da der Motor oberhalb der Wasserlinie sitzt. Hier sind keine Dichtungen etc. notwendig und somit sinken die Verluste durch Reibung. Kuckst du hier: http://www.mein-schoener-teich.com/page ... n-eprp.php

Nun habe ich hier viel rumgerechnet und hoffe, dass der ein oder der Argumentation noch folgen konnten.

Beste Grüße aus der Perle Westfalens!
Münsteraner
 

klaus1

Mitglied
..haste fein viel gerechnet !


Den Staudruck/Reibungsverlust hast du noch nicht mit drin.

Auch so eine Pumpe hat ihre Engstellen.
Die Rohrpumpen haben ja innen noch den Motor,
da ist evtl. die Fläche deutlich unter den 80cm² (10,4cm)von KG110

...da schätze ich eher so 30-50cm FH bzw.30-50mbar Pumpendruck


ps.

Sehr effektive Pumpen haben die Pumpspeicherwerke!
Diese Pumpe sind sicher aus dem "allerobersten Regal"
was die Effizienz betrifft.
...schau doch mal dort ob du Daten findest.
 

OlympiaKoi

Business Mitglied
So weit, so gut. :p

Das Resümee zum Luftheber passt für mich nicht so recht dazu. Wir haben ein Steigrohr mit grossem Durchmesser und deshalb wenig Widerstand.

Viele Grüße,
Frank
 

Geisy

Mitglied
Hallo

Schöne Berechnung aber das Fazit versteh ich auch nicht.
Warum soll man Luftheber vergessen?
Beim 200er Rohr und 30000l/h ist dem Flow doch egal ob vom Luftheber oder einer Pumpe angetrieben.
Für mich bleibt die Strömungsgeschwindigkeit gleich.

Gruß
Norbert
 
G

Gelöschtes Mitglied 6466

Guest
Geisy schrieb:
Hallo

Schöne Berechnung aber das Fazit versteh ich auch nicht.
Warum soll man Luftheber vergessen?
Beim 200er Rohr und 30000l/h ist dem Flow doch egal ob vom Luftheber oder einer Pumpe angetrieben.
Für mich bleibt die Strömungsgeschwindigkeit gleich.

Gruß
Norbert
Ja, ist mir schon klar, dass euch das Luftheberfazit nicht gefällt.

Ich gehe hier mal wieder vom theoretisch-deduktiven Ansatz aus. Bei jeder Energieumwandlung entstehen Verluste.

1. Rohrpumpe:
Strom bewegt über Propeller direkt das Wasser. Fertig.

2. Luftheber:
Strom erzeugt Luftdruck, Luft muss über den Schlauch zum Ausströmer befördert werden, Blasen steigen im Steigrohr auf und bewegen das Wasser.

@Klaus: Ich habe Staudruck, Reibungsverluste und pumpeninterne Engstellen schon mit drin.

Ich rufe in Erinnerung:

Energieinput = Stromaufnahme 235 Watt
Energieoutput
1. Erzeugung von Lageenergie: Förderhöhe * Masse 8 Watt
2. Erzeugung von kinetischer Energie (Bewegungsenergie-MOVE): Austrittsgeschwindigkeit des Wassers * Masse (61 Watt)

Der Rest (sämtliche Energie die nicht für das Anheben und Beschleunigen von Wasser) tatsächlich physikalisch benötigt wird, muss definitionsgemäß eine unerwünschte Energieverwendung sein. Da ist es mir auch wurscht, ob das irgendeine Reibung der Propellerachse an einer Dichtung ist, ein Staudruck an einer Engstelle innerhalb der Pumpe, der Elektromotor ineffizient läuft, das Teil Wasser zum verdampfen bringt, Gammastrahlung emittiert oder Antimaterie erzeugt. In diesem Fall tut die erwähnte Pumpe für 166 Watt nicht das was sie soll.
 

OlympiaKoi

Business Mitglied
Rechne bitte einfach mal nach wieviel ein Luftheber mit 200mm Steigrohr und 27 m3/h nach deinem Ansatz mindestens verbraucht.

Viele Grüsse,
Frank
 

Geisy

Mitglied
Münsteraner schrieb:
Also vergesst Luftheber. Die bringen nur deshalb so guten Flow bei so geringen Stromverbräuchen, da sie das Wasser ganz langsam in den Teich reinblubbern.
Was heißt das jetzt?
Eine Rohrpumpe macht bei 30000l/h im 200er Rohr mehr Flow als ein Luftheber mit 30000l/h im 200er Rohr?

Dann ist deine Berechnung falsch auch wenn es dir nicht gefällt.
 

klaus1

Mitglied
@Klaus: Ich habe Staudruck, Reibungsverluste und pumpeninterne Engstellen schon mit drin.

Ich rufe in Erinnerung:

Energieinput = Stromaufnahme 235 Watt
Energieoutput
1. Erzeugung von Lageenergie: Förderhöhe * Masse 8 Watt
2. Erzeugung von kinetischer Energie (Bewegungsenergie-MOVE): Austrittsgeschwindigkeit des Wassers * Masse (61 Watt)


...nee hast ja nicht !!!

1. + 2. ergeben bei dir ja die gewünschten 69W !

Die Pumpe 235W muss aber die Reibung der Rohre/Bögen usw. auch überwinden!!
... da kann kein Pumpenhersteller was dran machen!

...also rechne mal unter 1. mit 30-50cm FH (das ist eonfach so)

und du bei 40mbar Staudruck dann nach deiner Rechnung schon mal 32W!
...denn es ist egal ob tatsächliche FH oder Staudruck !

...32W + 61W wären dann ja schon mal 93W :wink:
 

OlympiaKoi

Business Mitglied
Es sind mindestens die berechneten 8 Watt zuzüglich dem Pumpenwirkungsgrad und den Rohrleitungswiderständen erforderlich. Die Kinetik brauchen wir nicht separat betrachten.

Viele Grüsse,
Frank
 

cmyk

Mitglied
Wisst ihr was ich glaube?
Der Münsteraner hat einfach zu viel Zeit, ist deine Frau nicht da ? :mrgreen:

gruss
holger
 

Hoshy

Mitglied
Geisy schrieb:
Münsteraner schrieb:
Also vergesst Luftheber. Die bringen nur deshalb so guten Flow bei so geringen Stromverbräuchen, da sie das Wasser ganz langsam in den Teich reinblubbern.
Was heißt das jetzt?
Eine Rohrpumpe macht bei 30000l/h im 200er Rohr mehr Flow als ein Luftheber mit 30000l/h im 200er Rohr?

Dann ist deine Berechnung falsch auch wenn es dir nicht gefällt.
Moin
:thumright:
 

Martin69

Plus Mitglied
cmyk schrieb:
Wisst ihr was ich glaube?
Der Münsteraner hat einfach zu viel Zeit, ist deine Frau nicht da ? :mrgreen:

gruss
holger
Meine ( wohlgemeinte :thumright: :study: ) Hochachtung erst mal vorn weg um solche " Gedanken " zu hegen , aber es fehlt eindeutig euer Koigenuss :lol:
 
G

Gelöschtes Mitglied 6466

Guest
klaus1 schrieb:
@Klaus: Ich habe Staudruck, Reibungsverluste und pumpeninterne Engstellen schon mit drin.

Ich rufe in Erinnerung:

Energieinput = Stromaufnahme 235 Watt
Energieoutput
1. Erzeugung von Lageenergie: Förderhöhe * Masse 8 Watt
2. Erzeugung von kinetischer Energie (Bewegungsenergie-MOVE): Austrittsgeschwindigkeit des Wassers * Masse (61 Watt)


...nee hast ja nicht !!!

1. + 2. ergeben bei dir ja die gewünschten 69W !

Die Pumpe 235W muss aber die Reibung der Rohre/Bögen usw. auch überwinden!!
... da kann kein Pumpenhersteller was dran machen!

...also rechne mal unter 1. mit 30-50cm FH (das ist eonfach so)

und du bei 40mbar Staudruck dann nach deiner Rechnung schon mal 32W!
...denn es ist egal ob tatsächliche FH oder Staudruck !

...32W + 61W wären dann ja schon mal 93W :wink:
Lieber Klaus,

du kannst gerne an allen Rohren reiben, die dir zur Verfügung stehen.

Bei den 235 Watt, die die Pumpe aufnimmt und dem Output von 30.000 l laut Herstellerangabe, meinst du, dass da der Hersteller irgendeine Rohrreibung einbezogen hat? Die Förderhöhe von 10 cm ist bei vielen Systemen durchaus realistisch. Da gab es mal eine Umfrage vom Olympiakoi. Wer 30-50 cm Höhenunterschied hat und am besten noch 17 m lange Rückleitungen zum Teich mit ein paar hübschen 90 Grad Bögen, macht aus meiner Sicht halt eh schon ein bisserl was falsch. Aber das ist jetzt nicht das Thema.

Ach ja, ich habe so im Durchschnitt 10 cm Pegeldifferenz und mein Rohr ist 20 cm lang :lol: :lol: :lol: :lol: :lol: bei einem Durchmesser von 110 mm :shock: :shock: :shock: :shock:
 

Geisy

Mitglied
Re: Stromverbrauch von Teichpumpen - ein theoretischer Ansat

Münsteraner schrieb:
Luftheber.... bringen nur deshalb so guten Flow bei so geringen Stromverbräuchen........
Das ist eine gute Erkenntnis aus deinen Rechnungen.
Luftheber sind durch Rohrpumpen bei der Umwälzung nicht zu schlagen.
Mir ist keine Rohrpumpe bekannt.
 
Wenn man den Energieverbrauch in Relation zum Luftheber sehen will, dann sollte man meiner Meinung nach noch den Verbrauch einer Belüftungspumpe zu dem der Pumpe hinzu addieren.
 
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