Die Baureihe Alpha2 gehört mit mehr als drei Millionen Exemplaren weltweit zu den meistverkauften Nassläufer-Umwälzpumpen für Ein- und Zweifamilienhäuser. Auch die größeren Magna-Pumpen sind in zahllosen gebäudetechnischen Anlagen installiert. Entsprechend hoch waren deshalb die Erwartungen an die Nachfolgemodelle, in deren Entwicklung Grundfos rund 130 Millionen Euro investiert hat. Alpha2 und Magna3 bringen viele Neuerungen für den praktischen Einsatz mit und setzen hohe Maßstäbe in Sachen Energieeffizienz.
Motorkonstruktion und Hydraulik wurden optimiert
Beide Baureihen basieren wie schon die Vorgängermodelle auf einem hocheffizienten Permanentmagnet-Motor, der für die Magnetisierung des Rotors keine Energie braucht und dadurch einen rund 30 % höheren Wirkungsgrad hat als ein konventioneller Asynchronmotor. Das Laufrad der Alpha2 wurde vollständig neu entwickelt, um die Rotation der Motorwelle effizienter in Strömungsgeschwindigkeiten umzusetzen. Welle und Lager sind jetzt beide aus Keramik, dadurch werden Reibungsverluste und Verschleiß reduziert. Das Pumpengehäuse wurde mithilfe von computergestützten Strömungssimulationen hydraulisch optimiert und hat jetzt eine Kataphorese-Beschichtung, die nicht nur als hochwertiger Korrosionsschutz dient, sondern mit einer besonders ebenmäßigen Oberfläche auch geringstmöglichen Strömungswiderstand bietet. Hier sind die Entwickler bis in kleine Details gegangen, um den maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.
Das gilt auch für die Magna3. Auch hier sind die Bauteile dahingehend optimiert, dass Verluste durch Wirbelströme, Stromfluss und Reibung so gering wie möglich gehalten werden. Dabei kommen auch neue Werkstoffe zum Einsatz: Der Permanentmagnet-Rotor der Magna3 ist aus Neodym, einem Seltene-Erden-Metall mit besonders günstigen Magnetisierungseigenschaften. Für das Spaltrohr der Pumpe verwendet der Hersteller einen speziellen Komposit-Werkstoff, der mit einem geringeren elektrischen Widerstand als Edelstahl ebenfalls zum reduzierten Energiebedarf des Motors beiträgt. Wie bei der kleineren Baureihe ist auch das Gehäuse der Magna3 strömungstechnisch optimiert und kataphoretisch beschichtet.
Regelung mit selbstadaptierender Kennlinie
Nicht neu, aber am Markt immer noch eine Besonderheit ist die Autoadapt-Regelung. Sie geht über eine herkömmliche Drehzahlregelung deutlich hinaus und hat auch bei den jüngsten Modellen wesentlichen Anteil an der Energieeffizienz. Die meisten Pumpen regeln die Drehzahl lediglich dadurch, dass eine Ausgangsgröße wie der Differenzdruck auf die Stellgröße zurückgeführt wird. Die speziellen Anlagenbedingungen bleiben dabei jedoch weitgehend unberücksichtigt. Der richtige Betriebspunkt der Pumpe ist abhängig von der Anlagenkennlinie, also von Vor- und Rücklauftemperatur sowie den Verlustbeiwerten von Rohrleitungen, Einbauten, Kessel und Heizkörpern. Da diese Werte dem Installateur in der Praxis meist nicht oder nur teilweise zur Verfügung stehen, arbeiten viele Umwälzpumpen nicht auf der für die Anlage optimalen Regelkennlinie.
Die Autoadapt-Technologie soll dieses Manko ausgleichen. Die Pumpe analysiert regelmäßig die Bedingungen in der Anlage, wählt auf Basis des Ergebnisses aus einem vorgegebenen Bereich die optimale Position der Proportionaldruck-Kennlinie aus und stellt diese Position selbsttätig ein. Kurzfristige Bedarfsschwankungen bleiben dabei unberücksichtigt, sie werden über die Proportionaldruck-Regelung ausgeglichen.
Voreinstellung deckt 80% der Praxisfälle ab
Im Betrieb sei damit sichergestellt, dass die Pumpe immer auf der optimalen Kennlinie läuft, also nicht mehr Energie verbraucht als nötig. Bei Inbetriebnahme muss der Installateur lediglich die Spannungsversorgung anschließen, die optimale Einstellung übernimmt die Pumpe selbst. Der Autoadapt-Modus ist ab Werk voreingestellt und deckt erfahrungsgemäß rund 80 % aller Einsatzbereiche ab, ein manuelles Eingreifen ist meist nur in speziellen Fällen erforderlich. Auch wenn die Anlagenverhältnisse nicht genau bekannt sind, etwa beim Austausch einer Bestandspumpe, oder wenn sie sich später noch ändern, zum Beispiel bei nachträglichen Modernisierungsmaßnahmen wie Dämmung oder Fenstertausch, passt die Autoadapt-Regelung den Sollwert der Pumpe selbsttätig an.
In Summe erzielen Alpha2 und Magna3 mit Motorkonstruktion, optimierter Hydraulik und intelligenter Regelung derzeit die höchste Energieeffizienz in ihrer jeweiligen Klasse. Beide Baureihen erreichen einen durchschnittlichen Energie-Effizienz-Index (EEI) von weniger als 0,20. Sie erfüllen damit nicht nur sicher die aktuellen und kommenden Vorgaben der EuP-Richtlinie (derzeit 0,27, ab August 2015 0,23), sondern bleiben noch unter dem Best-in-Class-Wert, der bei Umsetzung der Richtlinie als Benchmark gesetzt wurde. Die Alpha2 25-40 180 kommt sogar auf einen EEI von nur 0,15. Damit verbraucht sie bei einem typischen Lastprofil (Blauer Engel mit 6840 Betriebsstunden pro Jahr) nur 61kWh elektrische Energie und somit 87% weniger als eine ungeregelte Referenzpumpe der Effizienzklasse D. Auch im Vergleich zu neueren, geregelten Nassläufern bieten Alpha2 und Magna3 noch einmal ein deutliches Einsparpotenzial.
Die neuen Pumpen sind auch bedienerfreundlicher
Die Weiterentwicklung betrifft aber nicht nur den Wirkungsgrad, sondern auch Funktionalität, Bedienung und Installation. So verfügt die Alpha2 über einen integrierten Durchflussmesser: Per Knopfdruck lässt sich auf dem zentralen, zweistelligen LED wahlweise der aktuelle Förderstrom in m³/h oder wie beim Vorgängermodell die aktuelle Leistungsaufnahme anzeigen. Die Förderstromanzeige ist eine praktische Zusatzfunktion, die den hydraulischen Abgleich und die schnelle Diagnose von Störungen in der Anlage erleichtert. Hilfreich sind auch zusätzliche LEDs für Proportional- und Konstantdruckmodus. Insgesamt ist die Anzeige der unterschiedlichen Betriebsmodi und Kennlinien bzw. Drehzahlstufen möglichst übersichtlich aufgebaut.
Wie schon beim Vorgängermodell legten die Entwickler großen Wert auf den möglichst einfachen Einbau und Anschluss der Pumpe. Weiterentwickelt wurde der beim Handwerk beliebte Alpha-Stecker, mit dem sich der Anschluss an die Spannungsversorgung komplett ohne Werkzeug bewerkstelligen lässt. Für die Wärmedämmung sind zwei hochwertige Dämmschalen mit 0,35 W/m2K Wärmedurchgangskoeffizient bereits im Lieferumfang enthalten. In engen Einbausituationen wie etwa bei Fußbodenheizungsverteilern ist von Vorteil, dass die Alpha2 um rund 1cm kompakter ist als das Vorgängermodell. Damit ist sie die kompakteste Umwälzpumpe, die das Unternehmen bislang gebaut hat. Der wichtigste Vorteil beim Einbau ist die beschriebene Autoadapt-Regelung, mit der sich die Pumpe nach dem elektrischen Anschluss ohne Zutun des Installateurs selbsttätig optimal einstellt.
Neue Zusatzfunktionen auch bei der größeren Baureihe
Bei der größeren Baureihe Magna3 habe sich bei Funktionalität und Bedienung noch mehr getan. Eine Neuentwicklung ist die Funktion Flowlimit, mit der sich der Förderstrom der Pumpe begrenzen lässt. In der Regelungsart Flowadapt arbeitet die Pumpe mit Autoadapt-Regelung und einem maximalen Förderstrom, der sich im Einstellbereich zwischen 25 und 90% vom Qmax der Pumpe einstellen lässt. Bei den anderen Regelungsarten wie Proportional- oder Konstantdruck-Regelung lässt sich die Flowlimit-Funktion separat zuschalten. Die Förderstrombegrenzung kann je nach Anlagenverhältnissen den Einbau von Strangregulierventilen zur Reduzierung des Förderstroms zumindest teilweise überflüssig machen, außerdem spart die Funktion zusätzliche Energie ein.
Ebenfalls integriert ist eine Wärmemengenerfassung. Die Magna3 besitzt einen von Grundfos entwickelten kombinierten Differenzdruck/Temperatur-Sensor und kann in Verbindung mit einem zusätzlichen, externen Temperatursensor die abgegebene Wärmemenge mit einer Genauigkeit zwischen +/– 1 % und +/– 10 % erfassen. Diese Funktion ist hauptsächlich dafür gedacht, Verteilung und Verbrauch der Wärmemenge in der Anlage zu überwachen, um unnötige Energieverluste durch ein falsch abgeglichenes System zu vermeiden. Sie lässt sich aber auch für interne Abrechnungszwecke nutzen, wie beispielsweise eine Kostenstellenzuordnung, und kann somit je nach Anforderung eine zusätzliche Wärmemengenerfassung überflüssig machen.
Bedienkonzept hilft auch bei der Fehlersuche
Bei der Bedienung der Magna3 setzt Grundfos auf ein farbiges TFT-Display mit intuitiver Benutzerführung. Nach dem ersten elektrischen Anschluss startet automatisch ein Inbetriebnahme-Assistent, der den Installateur Schritt für Schritt durch die grundlegenden Einstellungen führt. Im Betrieb zeigt das Display die wichtigsten Parameter an, weitere Betriebsdaten und Einstellungen sind über Menüs einfach anzusteuern. In einem Ereignisspeicher werden Alarme, Fehlermeldungen, Betriebspunkte und jeweilige Betriebsbedingungen zusammen mit der Zeitangabe gespeichert. Sie lassen sich über das Statusmenü abrufen und werden zum Teil als farbige Diagramme dargestellt, beispielsweise die Darstellung der Betriebskurve über die Zeit. So liefert die Pumpe vor Ort ohne zusätzliches Diagnosetool wertvolle Informationen, um Einstellungen zu optimieren oder Fehler zu suchen.
Eine besondere Innovation ist das Fernbedienkonzept. Statt einer herkömmlichen Infrarot-Fernbedienung bietet Grundfos die leistungsfähige Parametrier- und Diagnoselösung GO an. Ausgeliefert wird sie wahlweise komplett mit einem Ipod Touch oder als Hardware-Dongle für Iphone/Ipad oder Android-Smartphones, auf die man die Software dann als App herunterladen kann. Der Funktionsumfang geht weit über die Möglichkeiten einer herkömmlichen Fernbedienung hinaus. Der Dongle stellt eine schnelle Funkverbindung zur Magna3 her, dadurch stehen alle von der Pumpe ermittelten Betriebsdaten zur Verfügung. Einstellungen lassen sich zeitsparend gruppenweise vornehmen oder auf neue Pumpen übertragen. Der Funktionsumfang geht so weit, dass Installationsberichte als PDF-Dokument ausgegeben und mit Kommentaren, Handyfotos und sogar Abnahme-Unterschriften ergänzt werden können. Außerdem hat der Installateur per Online-Verbindung direkten Zugriff auf Produktdokumentation und alle CAPS-Daten.
Pumpe ist auch für Kälteanwendungen geeignet
Eine entscheidende Weiterentwicklung ist die Luftkühlung der Magna3. Die Kühlrippen zwischen Pumpengehäuse und Regelungseinheit bewirken eine thermische Entkopplung, mit der die Elektronik der Pumpe sicher vor Kondensation geschützt ist. Anders als beim Vorgängermodell sind so unabhängig von der Umgebungstemperatur Medientemperaturen zwischen –10°C und +110°C möglich. Damit eignet sich die Magna3 nicht nur für Heizungs- und Klimaanlagen, sondern auch für echte Kälteanwendungen und den Einsatz in Wärmepumpenanlagen.
Im vergangenen Jahr hat Grundfos die Magna3-Palette noch einmal um neue Baugrößen und Ausführungen mit Rohrverschraubung erweitert. Insgesamt stehen damit mehr als 90 Einzelpumpenausführungen in Grauguss oder Edelstahl mit Nennweiten von DN 25 bis DN 100 und Nennförderhöhen von 4 m bis 18 m zur Verfügung. Hinzu kommen über 50 Doppelpumpenausführungen, die über die schnelle Funkschnittstelle miteinander kommunizieren und sowohl im Wechsel- und Reservebetrieb wie auch parallel im Spitzenlastbetrieb gefahren werden können. Dadurch sind mit der Magna3 erstmals Förderleistungen möglich, in denen man bisher auf deutlich teurere Trockenläuferpumpen zurückgreifen musste.
Fazit
Die beiden aktuellen Nassläufer-Baureihen zeichnen sich durch sehr gute Wirkungsgrade, innovative Bedienkonzepte und praxisnahe Zusatzfunktionen aus. Die Alpha2 als klassische Umwälzpumpe für Ein- und Zweifamilienhäuser bewahrt die wesentlichen Eigenschaften des Vorgängermodells, legt aber bei Effizienz und Handhabung zu. Die Magna3 als umfangreiche Neuentwicklung erschließt mit über 200 Ausführungen, zusätzlichen Funktionen und einem breiten Leistungsspektrum auch neue Einsatzbereiche.
