Heißöl-Förderpumpe: Auswahl für lange Rohrleitungen

Das Fördern von Thermoöl durch einen kurzen Kreislauf innerhalb einer kompakten Maschine ist eine Sache. Es 50, 100 oder 200 Meter durch eine Fabrik zu leiten – durch Biegungen, Ventile, Steigleitungen und mehrere Abzweigungen – ist eine ganz andere Herausforderung. Je länger die Rohrleitung ist, desto mehr Reibung muss die Pumpe überwinden. Rechnet man Höhenunterschiede, lange Saugleitungen und Wärmeverluste auf dem Weg hinzu, benötigt man schnell mehr Förderhöhe, als eine Standardauswahl aus dem Katalog vermuten lässt.

Dieser Artikel befasst sich mit der Auswahl von Pumpen für den Transport von Thermoöl und für Rohrleitungssysteme über große Entfernungen, darunter Versorgungsleitungen für Kesselanlagen, den Transport von Tanks zu Anlagen sowie die Verteilung auf mehrere Gebäude. Wir erläutern, wie sich Rohrlänge, Durchmesser, Armaturen, Höhenunterschiede und Temperaturverluste des Öls auf die erforderliche Förderhöhe Ihrer Pumpe auswirken und wie Sie die häufigsten Probleme bei der Dimensionierung in diesen Szenarien vermeiden können.

Unser komplettes Sortiment an Heißölpumpen finden Sie unter Heißölpumpe Produktseite.

Förderpumpe vs. Umwälzpumpe – Was ist der Unterschied?

Sowohl Förderpumpen als auch Umwälzpumpen fördern Thermoöl. Der Unterschied liegt in ihrer jeweiligen Funktion innerhalb des Systems.

Eine Umwälzpumpe arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf. Sie sorgt dafür, dass das Öl mit relativ konstanter Durchflussrate im selben Kreislauf zirkuliert – vom Erhitzer zu den Prozessanlagen und zurück. Die Rohrleitungen sind in der Regel kurz bis mittellang, und der Systemwiderstand ist nach Fertigstellung des Kreislaufs vorhersehbar. Die Auswahl von Umwälzpumpen haben wir in unserem Leitfaden ausführlich behandelt: Thermalöl-Umwälzpumpe: Funktionsweise und Auswahlhilfe.

Eine Förderpumpe hingegen befördert Öl von einem Ort zum anderen – oft über größere Entfernungen, mit mehr Rohrleitungen, mehr Armaturen und manchmal erheblichen Höhenunterschieden. Beispiele hierfür sind die Förderung von Öl aus einem Heizraum in eine 150 Meter entfernte Werkstatt, der Transfer von Öl zwischen Lagertanks oder das Umfüllen von Öl aus einem Tanklastwagen in ein System.

Der entscheidende Unterschied bei der Pumpenauswahl: Bei Förderanwendungen spielen vor allem Rohrreibungsverluste und die statische Förderhöhe eine Rolle. Bei Umwälzanwendungen geht es eher darum, die Wärmebelastung und den Systemkreislaufwiderstand aufeinander abzustimmen. In beiden Fällen sind der richtige Durchfluss und die richtige Förderhöhe erforderlich, doch die Berechnungsgrundlagen unterscheiden sich.

Häufige Einsatzbereiche für Heißölförderpumpen

Heißölförderpumpen kommen überall dort zum Einsatz, wo Thermalöl eine nennenswerte Strecke zurücklegen oder einen Höhenunterschied überwinden muss. Die häufigsten Anwendungsfälle sind:

Versorgungsleitungen der Heizungsanlage. Ein Thermoölkessel in einem zentralen Technikraum versorgt Prozessanlagen in einer oder mehreren entfernten Werkstätten mit erwärmtem Öl. Rohrleitungen mit einer Länge von 50 bis 200 Metern sind üblich. Die Pumpe muss eine ausreichende Förderhöhe erzeugen, um das Öl durch die gesamte Länge der Vor- und Rücklaufleitungen sowie durch alle dazwischenliegenden Anlagen zu befördern.

Übertragung vom Tank in das System. Neues Thermoöl, das in Fässern oder Großtanks gelagert wird, muss bei der Erstbefüllung oder beim Ölwechsel in das Heizsystem gepumpt werden. Die Förderstrecke mag zwar kurz sein, doch das Öl ist kalt und zähflüssig, was die Anforderungen an die Pumpe verändert.

Be- und Entladen. Umfüllen von Öl zwischen einem Tanklastwagen und einem Lagertank. Die Saugbedingungen sind oft ungünstig – lange Schlauchlängen, begrenzte Fallhöhe und kaltes Öl.

Verteilung auf mehrere Gebäude oder Etagen. Ein Heizraum versorgt mehrere Gebäude oder mehrere Ebenen von Technikplattformen. Das Rohrleitungsnetz ist verzweigt, wobei die Leitungslängen und Höhenunterschiede zu den einzelnen Endpunkten variieren. Die Pumpe muss die anspruchsvollste Verzweigung bewältigen – jene mit dem höchsten Gesamtwiderstand.

Für Anwendungen in Heizungsanlagen ist die WRY-H-Zentrifugal-Heißölpumpe mit Kupplung ist unser am häufigsten geliefertes Modell mit Fördermengen von 1,5 bis 100 m³/h und Förderhöhen von 22 bis 125 m.

Was macht lange Heißölleitungen so besonders?

Der Reibungsverlust in den Rohrleitungen bestimmt den erforderlichen Förderdruck

In einem kurzen Kreislauf macht die Rohrreibung nur einen Teil des gesamten Systemwiderstands aus. Bei der Fernleitung wird sie zum dominierenden Faktor. Der Reibungsverlust ist proportional zur Rohrlänge – verdoppelt sich die Rohrlänge, verdoppelt sich der Reibungsverlust in etwa (bei gleicher Durchflussmenge und Rohrgröße).

Der Reibungsverlust hängt zudem stark vom Rohrdurchmesser und der Strömungsgeschwindigkeit ab. Ein kleineres Rohr bei gleicher Durchflussmenge bedeutet eine höhere Geschwindigkeit und deutlich mehr Reibung. Und im Gegensatz zu Wasser ändert sich die Viskosität von Thermoöl mit der Temperatur, was sich direkt auf den Reibungskoeffizienten auswirkt. Wir werden weiter unten noch einmal auf diesen Punkt zurückkommen.

Armaturen, Ventile und Ausrüstung summieren sich schnell

Jedes Rohrbogenstück, T-Stück, Absperrventil, Rückschlagventil, Sieb und Durchflussmessgerät in der Leitung erhöht den Widerstand. Bei einer 100 Meter langen Rohrleitung mit 15 bis 20 Formstücken und einigen Ventilen kann der Gesamtverlust durch Formstücke leicht 30 bis 50 % des Reibungsverlusts in geraden Rohrstücken betragen. Diese Verluste werden manchmal als „geringfügige Verluste“ bezeichnet, doch in langen Systemen mit vielen Formstücken sind sie alles andere als geringfügig.

Bei der Berechnung der Gesamtfällhöhe müssen Sie jede Armatur in eine äquivalente Rohrlänge umrechnen und diese zur Gesamtlänge der geraden Rohrstrecke addieren. Die entsprechenden äquivalenten Längenangaben erhalten Sie von Ihren Ventil- und Armaturenlieferanten.

Höhenunterschiede erfordern einen statischen Druck

Wenn Ihre Prozessanlagen höher liegen als die Pumpe – auf einem Zwischengeschoss, einem Obergeschoss oder einer erhöhten Plattform –, muss die Pumpe eine zusätzliche Förderhöhe erzeugen, um das Öl auf diese Höhe zu befördern. Pro 10 Meter Höhenunterschied erhöht sich der erforderliche statische Förderdruck um etwa 1 bar (der genaue Wert hängt von der Öldichte bei der Fördertemperatur ab).

In mehrstöckigen Gebäuden kann dies einen erheblichen Teil des Gesamtdrucks ausmachen. Übersehen Sie diesen Punkt nicht.

Wärmeverluste entlang der Pipeline verändern die Eigenschaften des Öls

Dies ist ein Faktor, den viele Ingenieure übersehen. Wenn Thermoöl durch eine lange Rohrleitung fließt, gibt es Wärme an die Umgebung ab – selbst bei vorhandener Isolierung. Die Öltemperatur sinkt entlang der Strecke allmählich. Mit sinkender Temperatur steigt die Viskosität. Mit steigender Viskosität nehmen die Reibungsverluste zu.

Das Ergebnis: Der Reibungsverlust am anderen Ende einer 200 Meter langen Leitung ist höher als der Reibungsverlust am Pumpenausgang, da das Öl am anderen Ende kühler und zähflüssiger ist. Wenn man die Reibung nur anhand der Öltemperatur am Pumpenausgang berechnet, unterschätzt man den tatsächlichen Förderhöhenbedarf.

Für eine genaue Dimensionierung bei langen Leitungsstrecken sollten Sie die erwartete Öltemperatur in der Mitte der Leitung oder – für einen konservativeren Ansatz – am Ende der Leitung zugrunde legen. Dies ist besonders wichtig bei Installationen im Freien, bei unisolierten oder schlecht isolierten Rohrleitungen sowie an Standorten in kalten Klimazonen.

NPSH-Probleme bei langen Saugleitungen

Wenn die Pumpe Öl über eine lange Saugleitung aus einem entfernt gelegenen Vorratsbehälter oder einem tief liegenden Behälter ansaugt, kann der verfügbare Netto-Ansaughöhenvorrat (NPSH) auf ein gefährliches Niveau absinken. Sowohl die Reibung in der Saugleitung als auch ein Höhenunterschied zwischen der Öloberfläche und dem Pumpeneinlass verringern den verfügbaren NPSH.

Wenn der verfügbare NPSH-Wert unter den von der Pumpe benötigten NPSH-Wert fällt, kommt es zu Kavitation. Dies ist als knisterndes oder klapperndes Geräusch zu hören und führt mit der Zeit zu Schäden am Laufrad.

Lösungen für Saugbedingungen mit niedrigem NPSH-Wert:

• Den Tank oder den Ölstand über die Pumpe anheben, um die statische Saughöhe zu erhöhen
• Den Durchmesser der Saugleitung vergrößern, um den Reibungsverlust zu verringern
• Die Länge der Saugleitung verkürzen und die Anzahl der Verbindungsstücke minimieren
• Verwenden Sie eine Pumpe mit einem geringeren NPSH-Bedarf

So wählen Sie die richtige Heißöl-Förderpumpe für Ihre Rohrleitungen aus

Planen Sie zunächst den Systemaufbau

Bevor Sie eine Pumpe dimensionieren können, benötigen Sie einen genauen Überblick über die Rohrleitungen. Sammeln Sie die folgenden Informationen:

• Gesamtlänge der Rohrleitungen – Vorlauf und Rücklauf (falls vorhanden)
• Rohrdurchmesser für jeden Abschnitt
• Anzahl und Art der Formstücke: Winkelstücke (90° und 45°), T-Stücke, Reduzierstücke
• Anzahl und Art der Ventile: Absperrschieber, Durchgangsventil, Rückschlagventil, Absperrklappe
• Siebe, Filter, Durchflussmesser in der Leitung
• Angaben zum Druckabfall bei Wärmetauschern oder Anlagen (vom Anlagenhersteller)
• Höhenunterschied zwischen Pumpe und höchstem Förderpunkt
• Länge und Zustand der Saugleitung (bei Förderung aus einem Tank)

Wenn Sie keine genauen Rohrleitungszeichnungen haben, ist eine grobe Skizze mit ungefähren Längen und der Anzahl der Formstücke immer noch weitaus besser als zu raten.

Gesamtförderhöhe berechnen

Gesamtförderhöhe = Rohrreibungsverluste + Verluste durch Armaturen/Ventile + Druckverlust durch die Anlage + statische Förderhöhe (Höhenunterschied).

Für die Berechnung der Rohrreibung benötigen Sie die Viskosität des Öls bei der zu erwartenden Temperatur entlang der Rohrleitung – nicht am Pumpenausgang und nicht bei Raumtemperatur. Verwenden Sie dazu die Viskositäts-Temperatur-Tabelle Ihres Öllieferanten.

Ein typisches Beispiel aus der Praxis: Bei einer Standard-Wärmeträgerölleitung von 100 Metern Länge mit üblichen Armaturen, einem Rohrdurchmesser von DN50 und einem Durchfluss von 10 m³/h beträgt der erforderliche Gesamtförderhöhenbedarf leicht 40 bis 60 Meter oder mehr. Das ist deutlich höher, als viele Kunden zunächst erwarten.

Der Rohrdurchmesser spielt eine größere Rolle, als man denkt

Bei der Fernförderung von Thermoöl hat die Wahl des Rohrdurchmessers einen entscheidenden Einfluss auf die erforderliche Förderhöhe der Pumpe und die langfristigen Energiekosten. Zur Veranschaulichung sei folgender Vergleich herangezogen, bei dem Thermoöl mit einer Durchflussmenge von 10 m³/h durch eine 100 Meter lange gerade Rohrleitung gefördert wird (vereinfacht dargestellt, unter Verwendung eines typischen Thermoöls bei Betriebstemperatur):

Durch den Wechsel von DN50 auf DN65 lassen sich die Reibungsverluste um etwa 60 % reduzieren. Bei einem Wechsel auf DN80 sinken sie um über 80 %. Das größere Rohr ist zwar in der Anschaffung und Installation teurer, dafür kann die Pumpe kleiner dimensioniert werden, verbraucht weniger Strom und läuft näher an ihrem Wirkungsgrad-Optimum. Über Jahre des Dauerbetriebs hinweg überwiegen die Energieeinsparungen oft bei weitem die Mehrkosten für die Rohre.

Wenn Sie eine neue Fernwärmeleitung für Thermoöl planen, sollten Sie vor der endgültigen Entscheidung stets die Berechnungen für mindestens zwei Rohrdurchmesser durchführen. Dies ist eine der Entscheidungen mit dem höchsten ROI bei der Anlagenplanung.

Anpassung an die Pumpenleistung

Nachdem Sie die erforderliche Fördermenge und die Gesamtförderhöhe berechnet haben, suchen Sie ein Pumpenmodell, dessen Leistungskurve durch Ihren gewünschten Betriebspunkt verläuft oder diesem nahekommt. Der Betriebspunkt sollte innerhalb des empfohlenen Betriebsbereichs der Pumpe liegen – idealerweise in der Nähe des Punktes mit dem höchsten Wirkungsgrad (BEP).

Die verfügbaren Pumpenmodelle und ihre Leistungsdaten finden Sie in unserem Heißölpumpe Produktseite.

Heißölpumpe für Heizkesselsysteme

Thermalölkesselsysteme sind der mit Abstand häufigste Einsatzbereich für Heißölförderpumpen. Die Pumpe bildet das Herzstück des Systems: Sie fördert das erhitzte Öl vom Kessel über den Verteiler zu allen angeschlossenen Prozessverbrauchern und saugt das Rücklauföl zur Wiederaufheizung zurück.

Was die Auswahl der Pumpe für eine Heizungsanlage so speziell macht:

• Dauerbetrieb — In den meisten Heizungsanlagen läuft die Pumpe rund um die Uhr. Sie muss anhaltend hohen Temperaturen standhalten, ohne dass die Dichtungen beschädigt werden oder die Lager versagen.
• Lange Rohrleitungen — In vielen Anlagen befindet sich der Heizraum in zentraler Lage, versorgt jedoch Anlagen im gesamten Gebäude. Vor- und Rücklaufleitungen von über 100 Metern Länge sind keine Seltenheit.
• Mehrere Zweigstellen — Die Pumpe versorgt mehrere Geräte parallel. Der Gesamtdurchfluss muss alle Abzweigungen berücksichtigen, und die Förderhöhe muss den Widerstand der längsten bzw. am höchsten gelegenen Abzweigung überwinden.
• Integration der Systemsteuerung — Die Pumpe arbeitet häufig mit Temperaturreglern, Frequenzumrichtern und Sicherheitsverriegelungen zusammen, die an das Steuerungssystem des Kessels angeschlossen sind.

Die WRY-H-Serie ist unsere Standardempfehlung für den Heißöltransport in Kesselsystemen. Dank seiner zweiteiligen Bauweise lässt sich die Pumpe vor Ort leicht warten, ohne dass die Rohrleitungen abgekoppelt werden müssen. Durch das luftgekühlte Lagergehäuse sind keine Kühlwasseranschlüsse erforderlich. Die verfügbaren Modelle decken Durchflussmengen von 1,5 bis 100 m³/h und Förderhöhen von 22 bis 125 m ab, was für die meisten kleinen bis mittelgroßen industriellen Kesselanlagen geeignet ist.

Für größere Kesselanlagen, die diese Werte überschreiten, können wir Pumpen mit größeren Baugrößen konfigurieren oder Sie hinsichtlich Reihen- oder Parallelschaltungen entsprechend Ihrer Anlagenkonfiguration beraten.

Heizöl und Schweröl – unterschiedliche Medien, unterschiedliche Pumpe

Wir erhalten regelmäßig Anfragen, bei denen mit „Heizölpumpe“ eigentlich eine Pumpe für Heizöl, Schweröl oder Bunkeröl gemeint ist. Dabei handelt es sich um unterschiedliche Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften, für die jeweils ein anderer Pumpentyp erforderlich ist.

Thermalöl (Wärmeträgeröl) ist eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit. Bei Betriebstemperaturen von 250 °C oder 300 °C ist es sehr dünnflüssig, typischerweise 0,5–2 cSt. Eine Zentrifugalpumpe ist dafür gut geeignet.

Heizöl und Schweröl sind Brennstoffe. Bei Umgebungstemperatur kann ihre Viskosität zwischen 100 und über 1.000 cSt liegen. Selbst bei einer Begleitheizung der Rohrleitung bleiben sie deutlich zähflüssiger als Thermoöl. Eine Kreiselpumpe hat mit dieser Viskosität zu kämpfen – der Durchfluss sinkt, der Wirkungsgrad bricht ein und der Motor wird überlastet.

Für den Transport von Heizöl und Schweröl sind Zahnradpumpen die Standardlösung. Sie bewältigen hohe Viskositäten ohne Leistungseinbußen, bieten eine gute Selbstansaugung für die Tankentleerung und liefern einen gleichmäßigen Durchfluss unabhängig vom Systemdruck. Wenn dies auf Ihre Anwendung zutrifft, lesen Sie unseren Artikel: Zentrifugal- oder Zahnrad-Heißölpumpe: Welcher Typ ist der richtige?

Wann sollte man eine Reihen- oder Parallelanordnung von Pumpen in Betracht ziehen?

Manchmal reicht eine einzelne Pumpe nicht aus, um die erforderlichen Förderhöhen oder Durchflussmengen für eine Fernförderung zu erreichen. In diesem Fall haben Sie zwei Möglichkeiten:

Reihenschaltung (zwei Pumpen in Reihe) — Der Drucksturz von Pumpe 1 speist den Ansaugstutzen von Pumpe 2. Die Gesamtförderhöhe entspricht in etwa der Summe der Förderhöhen beider Pumpen bei der Betriebsfördermenge. Dies ist sinnvoll, wenn die Rohrleitungen sehr lang sind und die erforderliche Förderhöhe die Leistung einer einzelnen Pumpe übersteigt. Bei der Verwendung von Thermoöl muss die Verbindung zwischen den beiden Pumpen hohen Temperaturen standhalten, und beide Pumpen sollten sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, damit sie bei kompatiblen Fördermengen betrieben werden können.

Parallelanordnung (zwei Pumpen in Parallelschaltung) — Beide Pumpen speisen in denselben Verteiler ein. Der Gesamtdurchfluss steigt, die Förderhöhe bleibt jedoch in etwa gleich wie bei einer einzelnen Pumpe. Dies ist von Vorteil, wenn ein höherer Durchfluss benötigt wird, als eine einzelne Pumpe liefern kann. Der Parallelbetrieb in Thermoölsystemen erhöht jedoch die Komplexität der Steuerung – beide Pumpen müssen die Last gleichmäßig teilen, und falls eine Pumpe ausfällt, muss die Reaktion des Systems gesteuert werden.

Bevor Sie sich für eine Konfiguration mit zwei Pumpen entscheiden, sollten Sie in der Praxis zunächst prüfen, ob sich durch eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers die erforderliche Förderhöhe so weit senken lässt, dass eine Lösung mit nur einer Pumpe ausreicht. Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, lässt sich der Reibungsverlust durch die Wahl einer um eine Größe größeren Rohrleitung drastisch reduzieren. Eine einzige größere Pumpe an einer größeren Rohrleitung ist fast immer einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger im Betrieb als zwei kleinere Pumpen an einer kleineren Rohrleitung.

Sollten Sie nach der Optimierung der Rohrdimensionierung weiterhin eine Mehrpumpenkonfiguration benötigen, können wir Ihnen bei der Planung der Anordnung behilflich sein und Ihnen passende Pumpenpaare empfehlen.

Teilen Sie uns Ihren Rohrleitungsplan mit – wir helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen Pumpengröße

Wenn Sie eine Rohrleitungszeichnung, eine Systemskizze oder auch nur eine grobe Beschreibung Ihres Rohrleitungsverlaufs haben – Länge, Durchmesser, Höhenlage, Ölsorte und Temperatur –, senden Sie uns diese bitte zu. Unser Ingenieurteam berechnet dann die erforderliche Förderhöhe und empfiehlt Ihnen das passende Modell und die richtige Konfiguration der Förderpumpe für Ihr System.

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