Schaltphasen der Pumpe optimieren - Luftpolster im Kessel

[Kiki80]

Ein nettes HALLO an die Experten hier im Brunnen - Forum,

ich habe seit einiger Zeit ein Gartengrundstück, welches ich allerdings nur sehr selten nutze. Die dortige Wasserversorgung läuft über einen Brunnen mit Tiefenpumpe. Diese pumpt das Brunnenwasser in einen "liegenden" Kessel und wird durch einen Druckschalter (Einschaltdruck: ca. 2.2 bar / Ausschaltdruck: 3.5 bar) geregelt. Soweit klar, denke ich!?

Letztes Wochenende fielen mir die häufigen Schaltphasen der Pumpe auf, worauf ich mir die Werte (Ein- bzw. Ausschaltzeiten) mal genauer angeschaut habe. Stichwort "Luftpolster" (Luft-Wasser-Verhältnis) im Kessel.

Anschließend habe ich gleich mal den Tipp hier aus dem Forum umgesetzt. Also Pumpe stromlos, Wasser aus dem Kessel gelassen, Luftdruck bis ca. 2 bar mit dem Kompressor reingedrückt und Pumpe wieder AN. Trotz der Maßnahme stellte sich kaum ein verbessertes Bild dar.

Die Pumpe (Förderleistung bis zu 50 l/min) schaltet bei 2.2 bar ein, fördert dann für nur ca. 10 Sekunden Wasser und schaltet dann bei 3.5 bar wieder ab. Bei normaler Wasserentnahme durch den Gartenschlauch schaltet sich die Pumpe bereits nach ca. 30-40 Sekunden wieder ein. Man kann dem System max. 8 Liter Wasser entnehmen bevor sich die Pumpe wieder anschaltet. Dies bedeutet, dass die Pumpe also ständig, und meiner Meinung nach viel zu oft, AN bzw. AUS geht.

Laut Hersteller sind 20 Schaltungen pro Stunde angegeben. In meinem Falle sind es ja wesentlich mehr, wonach die Pumpe vermutlich irgendwann Schaden nehmen würde.

1. Das ist doch so sicherlich nicht richtig, oder? Die Schaltphasen müssten doch viel seltener einsetzen?
2. Aber was läuft bei mir falsch? Was muss ich konkret tun, um das System zu optimieren?
3. Oder muss ich den Einschalt- bzw. Ausschaltzeitpunkt am Druckschalter anders einstellen?

Über einige Feedbacks wäre ich euch sehr dankbar.

Vielen Dank!

[PeterB]

Hallo,

wie groß ist der Tank?. Davon ist abhängig, wieviel Wasser entnommen werden kann bevor die Pumpe wieder startet.

Ist das ein Tank mit oder ohne Membrane.

Gruß
Peter

[Kiki80]

Hallo Peter,
und vielen Dank, dass du dich MEINER annimmst. Ich würde behaupten, dass wir von einem 150 L-Tank reden...

Link zum Bild https://ibb.co/9423bG6

Ein besseres Bild konnte ich gerade nicht auftreiben. Aber ich denke, die Größe ist "erkennbar". Es handelt sich um diese alten Metalltanks (Zink?) aus tiefsten DDR-Zeiten

[Thoralf]

N'Abend Kiki,

Peters Frage hätte ich auch gestellt.

Inzwischen hast Du ja ein Bild gepostet. Apropos Bilder: erwünscht ist hier das Hochladen von Bildern bei picr, so wie auf jeder Forumsseite als "Bilderupload" verlinkt. Und dann einbinden der Fotos im Beitrag (den Link zum Einfügen gibt es bei Picr fertig zum rüberkopieren, ist selbsterklärend)

Die Formel für die nutzbare Wassermenge des Gefäßes findest Du unter http://brunnen-forum.de/viewtopic.php?f=47&t=2309 (Formel 8). Und die Formel für die Schalthäufigkeit im Worst-Case-Fall (Wasserentnahme = Häfte der Pumpenförderung) als Formel 5.

Sorry, aber mit Deinen Werten für die Drücke komme ich zurückgerechnet nicht auf ein 150-Liter-Kesse, sondern nur auf ein 30-Liter-MAG. Wenn Du die 8 Liter in 10 Sekunden füllst, dann liefert Deine Pumpe etwa die 50 l/min (rechnerisch: 48 l/min). Dann sind die 50 Liter anscheinden nicht die max. Menge, sondern der Nennwert. Aber egal.

Rechnerisch ist - nur für die 8 Liter! - offenbar alles in Ordnung: Im Worst-Case-Fall (Entnahme 25 l/min) hast Du 1,5 Schaltspiele pro Minute bzw. 40 pro Stunde. Wenn Du weniger Wasser als 25 l/min entnimmst, sind es weniger Schaltspiele (kürzere Einschaltzeit, längere Ausschaltzeit). Ich vermute dass trotz der Herstellerangabe auch noch 40 Schaltspiele akzeptabel sein können. (Grundfos z.B. gibt 60 Schaltspiele pro Stunde an, wenn ich mich richtig erinnere)

Bei Deinem 150-Liter-Kessel müsstest Du aber 40 Liter nutzbares Volumen haben und nicht 8 Liter. Dann würden auch die Schaltspiele geringer werden. Bei der 5fachen Wassermenge nur 1/5 der Schalthäufigkeit, das wären dann Pi mal Daumen 8 mal pro Stunde.

Was sagt denn Dein Schauglas (Wasserstand bei Einschalt-/Ausschaltdruck)?

LG und HTH
Thoralf

[Kiki80]

Hey Thoralf,

und vielen Dank für den professionellen Support.

erwünscht ist hier das Hochladen von Bildern bei picr, so wie auf jeder Forumsseite als "Bilderupload" verlinkt

--> Danke für den Hinweis, geht klar

Deine Rechnungen zeigen ja, dass hier etwas nicht stimmt. Mein Tank ist definitiv größer, als 30 Liter Fassungsvermögen. So in etwa, nur ohne Pumpe (Bsp)...



Das ganze System hat ja auch schon mal in "optimierter Version" funktioniert.

Zu deiner Frage bzgl. "Schauglas". Das hatte ich bereits ins Auge gefasst. Allerdings ist der jeweilige Wasserstand nur sehr schlecht zu erkennen. Meiner Meinung nach bewegt sich da nicht viel bzw. gar nichts.

Die Pumpe hat tatsächlich eine Fördermenge von 50 l/min. Trotzdem muss etwas faul sein (Luftpolster etc.), da die Pumpe

Soll ich mal die Werte am Druckschalter ändern oder sind 2.2 - 3.5 bar ok. Was könnte man hier maximal testen (bar Obergrenze)?
Was kann ich jetzt hinsichtlich Verbesserung der Schaltzeiten konkret machen?

DANKE

[Thoralf]

Hallo Kiki,

genau, Du sagst es schon selbst:

Trotzdem muss etwas faul sein (Luftpolster etc.)

Es ist was faul mit dem Luftpolster, das ist zu klein. Am Druckschalter würde ich gar nichts machen, die Druckwerte sind i.O.

Wenn die Pumpe läuft, dann drückt sie Wasser in den Kessel rein, die Luft darin wird zusammengedrückt. Wenn die Pumpe aus ist und Du Wasser entnimmst, dann drückt die komprimierte Luft das Wasser aus dem Kessel in die Leitung, sie dehnt sich dabei aus. Wenn sie ihre größte Ausdehnung erreicht hat, dann müsste die Pumpe wieder einschalten. Das Wasser muss dann ungefähr am unteren Ende des Schauglases sein bzw. bei Einschalten (2,2 bar) ein kleines Stück höher als beim Vordruck (2 bar).

Du brauchst für die richtige Funktion des Kessels also viel Luft und nur wenig Wasser! Nicht das Wasser speichert den Druck (Wasser ist inkompressibel), sondern die Luft ist das Speichermedium. Der Kessel muss nicht voll Wasser, sondern fast voll Luft sein.

Auch wenn der Wasserstand nur schlecht zu erkennen ist, wo steht er denn? Erforderlichenfalls musst Du das Schauglas ausbauen und reinigen.
Möglicherweise war nicht alles Wasser aus dem Kessel raus, als Du die Luft eingeblasen hast? Ich habe zwar selbst keinen solchen Kessel, aber technisch ist das ja klar. Ich würde:

• das Wasser soweit ablassen, dass das Wasser im drucklosen Zustand unten am Schauglas steht (dazu musst Du oben Luft rein lassen, sonst fließt es unten nicht raus) Ganz darf das Wasser aber nicht raus sein. Du brauchst etwas "Reserve", es muss auf jeden Fall oberhalb des Entnahme-Rohres sein.
• dann Ablassventil schließen und den Luftdruck im Kessel mit Kompressor auf 2 bar bringen.
• Pumpe einschalten
• Wasserstand beobachten, am besten zwei Markierungen bei max./min. Wasserstand anbringen, dann siehst Du auf einen Blick ob später noch alles i.O. ist

Wenn der Kessel z.B. fast voll Wasser ist und Du z.B. nur noch oben 30 Liter Luft hast, dann kann auch nur noch dieses kleine Luftpolster arbeiten. Das führt dann zu den Auswirkungen wie bei Dir. (8 Liter kannst Du bei einem Pumpenzyklus rein und raus nehmen) Als Gedankenexperiment: Kessel ist randvoll mit Wasser. Dann hast Du kein Luftpolster, selbst wenn Du mit 2 bar Luft reinfüllst. Das wäre so der worst case. Die Pumpe würde dann nur noch takten / der Druckschalter klackern.

LG
Thoralf

[Thoralf]

Kleiner Nachtrag zum Ablassen des Wassers:

Statt Luft reinlassen um das Wasser rauszulassen kannst Du mit Deinem Kompressor auch konstant 2 bar in den Kessel geben (immer wieder nachdrücken) und damit (bei ausgeschalteter Pumpe) das Wasser zu einem geöffneten Ablasshahn rausdrücken, soweit bis bei Deinen 2 bar Vordruck der Wasserstand auf das o.g. Minimum abgesunken ist. Setzt natürlich voraus, dass Du im Schauglas was siehst. Vielleicht hast Du dort aber auch gar nicht erst was gesehen, weil der Kessel zu voll ist?

LG
Thoralf

[Kiki80]

Mensch Thoralf, geiler Support. Ich war heute vor Ort und habe deine Tipps umgesetzt.

Als Erstes wollte ich vor Ort wissen, wieviel Wasser sich direkt nach dem Pumpvorgang im Kessel befindet. Demzufolge habe ich die Pumpe stromlos gemacht und das komplette Wasser abgelassen (auch das Restwasser aus dem Kessel --> Ablassventil). Es waren ca. 55 Liter, die sich insgesamt im Kessel befanden. Anschließend habe ich, die von dir empfohlenen 2 bar in den Kessel gepumpt und die Pumpe auf ON gestellt.

Aktuell fördert die Pumpe (EIN: 2.2 bar / AUS: 3.7 bar) für ca. 30 Sekunden Wasser, bevor sie für ca. 100 Sekunden auf OFF geht (bei andauernder Wasserentnahme - Gartenbewässerung). Das sind ungefähr 25 Liter pro Schaltvorgang. Also schon wesentlich besser als vorher. Das kann sich doch schon sehen lassen, oder?

Nochmal zur Thematik "Schauglas": Ich konnte nun doch etwas erkennen. Im entleerten Kessel stand das Wasser ca. 8.5 cm unter der oberen Messing-Armatur. Beim Ausschaltdruck, also gefüllt, waren es ca. 3.5 cm. Hilft das weiter?

Deinen Nachtrag werde ich beim nächsten Mal testen. Ich muss noch die Markierungen "setzen" und dann werde ich mal die Sache beobachten. Habe auch noch ein Foto der Druckanzeige gemacht. Mal abwarten, ob das System dicht ist oder eventuell Druck verliert.

Thoralf, du bist KLASSE Weiter so

[PeterB]

Bei allem Respekt vor dieser althergebrachten Technik der Pumpensteuerung mit einem Druckschalter und Druckkessel frage ich mich trotzdem manchmal, warum man sich das noch antut.

Ein "neuzeitlicher" Schaltautomat startet die Pumpe wenn ein Verbraucher geöffnet wird und lässt die Pumpe kontinuierlich ohne zwischendurch aus- und einzuschalten mit gleichmäßigem Druck liefern bis der Verbaucher geschlossen wird.

Natürlich hat auch der Nachteile und es gibt Konstellationen, da ist eine Pumpensteuerung über einen reinen Druckschalter zwingend.

Hat man so eine Anlage übernommen und kann sich für diese Technik begeistern, auch ok.

Ansonsten ist bei Standardanwendungen mE ein Schaltautomat im Vorteil. Installieren, Einschalten fertig. Keine Wartung nötig.

Gruß
Peter

[Thoralf]

N'Abend Kiki,

wenn's wenigstens etwas geholfen hat, dann ist's ja schon mal gut.

Allerdings wundert mich, dass Dein Wasserstand so hoch steht. Richtwert ist eigentlich, bei gefülltem Behälter (Ausschaltdruck erreicht) ein Wasserstand irgendwo im Bereich "halbvoll". Allerdings kenne ich Deinen Kessel nicht, vielleicht endet da auch schon Dein Röhrchen und der Behälter ist etwa halbvoll. Mach mal ein Foto von dem gesamten Kessel (bzw. der Seite mit dem Schauglas), auf dem man erkennt, von wo bis wo das Röhrchen angebracht ist...

Und der Kessel ist 150 Liter?

LG
Thoralf