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Nicht-invasive Ultraschallsensoren

Weniger Druckabfall in Wärmepumpen und Heizungssystemen

22. Juni 2021, 08:15 Uhr   |  Raul Junker

Weniger Druckabfall in Wärmepumpen und Heizungssystemen
© Allegra

Ultraschall-Durchflusssensoren ersetzen in vielen Industriebereichen die Standard-Impeller-Durchflussmesser

Mit neuen Ultraschall-Durchflussmessern lässt sich der Druckabfall in SHK-Endgeräten deutlich verringern. Damit wird effizientere Sanitär-, Heizungs-, und Klimatechnik möglich, als es Impeller- oder Vortex-Messprinzipien erlauben.

Ultraschall-Durchflusssensoren ersetzen nach und nach in vielen Industriebereichen die Standard-Impeller-Durchflussmesser und ähnliche mechanische Messgeräte. Grund dafür sind die höhere Messgenauigkeit und längere Lebensdauer. Dazu sind die Sensoren mittlerweile preislich konkurrenzfähig geworden. Immer auffälliger wird mit der neuen Generation von Ultraschall-Messgeräten ein weiterer klarer Vorteil: Der Druckverlust in einer Leitung fällt bei ihnen so gering aus wie bei keinem anderen Durchflussmesser am Markt.

Druckverluste reduzieren, Effizienz steigern

Unter anderem sind es die Bauteile, die einem Flüssigkeitsstrom in einer Leitung im Weg stehen, und für den Druckverlust verantwortlich sind. Um diesen wieder auszugleichen, muss eine Pumpe Mehrarbeit leisten, die je nach der Höhe des Druckabfalls eine bestimmte Strommenge verbraucht und damit Kosten verursacht, was sich auch negativ auf die CO2-Bilanz auswirkt. Da Ultraschall-Durchflusssensoren ohne mechanische Zählwerke oder bewegende Teile messen, können sie diese Verluste entscheidend reduzieren und die Effizienz, beispielsweise von Wärmepumpen, erheblich steigern. Zudem macht sie das nicht anfällig für Verschleiß oder Schmutz und die hohe Präzision der Messung bleibt bis zum Ende der Lebenszeit erhalten.

Höhere Effizienz mit neuen Ultraschall-Durchflussmessern

Zum Vergleich: Bei einem Standard-Impeller beträgt der Druckverlust 390 mbar bei 2000 Liter pro Stunde. Ein üblicher Ultraschall-Durchflusssensor kann diesen Wert bereits auf ein Drittel (130 mbar) herabsenken. Mit einer neuen Generation von Ultraschall-Durchflussmesser, entwickelt von der Allengra GmbH, kann die Energieeffizienz der Bauteile noch weiter gesteigert und der Druckabfall durch einen Durchflusssensor mit Volldurchgang auf gerade mal 7 mbar bei 2000 Liter pro Stunde gesenkt werden. Für Unternehmen aus der Heizungs-, Sanitär- und Klimatechnik wirkt sich dieser Unterschied auf den Energieverbrauch ihrer Geräte und damit auch auf die CO2-Emissionen ihrer Produkte aus.

Mit Ultraschall-Durchflusssensoren lässt sich der Druckabfall auf 7 mBar bei 2000 Liter pro Stunde senken.
© Allegra

Mit Ultraschall-Durchflusssensoren lässt sich der Druckabfall auf 7 mbar bei 2000 Liter pro Stunde senken.

Energiekosten durch Druckabfall bis zu 1780 Euro in 15 Jahren

Allengra hat in einer aktuellen Studie den Einfluss auf den Druckabfall bei unterschiedlichen auf dem Markt befindlichen Durchflussmessern untersucht. Neben dem Impeller (390 mbar) lagen auch Vortex-Modelle (75 mbar) über dem aktuell von Allengra realisierten Wert. Selbst handelsübliche Ultraschall-Durchflusssensoren kommen noch auf 130 mbar. Die neuen Durchflussmesser-Lösungen werden im Full-Bore-Design gefertigt und bieten dem Wasserdurchfluss keinen Widerstand mehr durch Bauteile, haben keine Ruhestrecke und können wie ein normaler Rohrabschnitt behandelt werden. Dazu kommt eine geringe Geräuschemission und eine hohe Messsicherheit, auch bei Systemen mit eingeschlossenen Luftblasen.

Je höher der Druckabfall umso mehr muss eine Pumpe arbeiten, um die Differenz auszugleichen und an allen Stellen den gleichen Wasserdruck bereitzustellen. So beträgt der Durchfluss bei einem Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von 200 qm zirka 2000 Liter pro Stunde. Beim Einsatz des neuen Ultraschall-Durchflusssensors muss eine Pumpe für diesen Fall 1550 kWh Leistung über einen Zeitraum von 15 Jahren erbringen - 74% weniger als beim Einsatz von handelsüblichen Bauteilen. Zum Vergleich: Wird ein Impeller eingesetzt kommt die Pumpe auf einen Verbrauch von 5930 kWh, mit einem Vortex Durchflussmesser verbraucht die Pumpe immer noch 2430 kWh und auch ein Standard-Ultraschalldurchflussmesser liegt bei 2700 kWh.

Solch ein System würde bei dem Einsatz eines Ultraschall-Durchflusssensors der neuen Generation Gesamt-Energiekosten von lediglich zirka 465 Euro über diesen Zeitraum verursachen. So hat auch der Endkunde nach 15 Jahren bei einem Preis von 0,30 € pro kW bis zu 1314 € mehr im Geldbeutel, die er an Stromkosten sparen kann.

Allengra-Sensoren stechen mit einer Turndown Ratio von 1:500 im Markt klar heraus.
© Allegra

Allengra-Sensoren stechen mit einer Turndown Ratio von 1:500 im Markt klar heraus.

Hohe Messgenauigkeit und geringer Mindestdurchfluss

Das hygienische Full-Bore-Design des Sensors lässt sich auch für die Food-, Beverage- und Pharmaindustrie ideal einsetzen. Das sichere und wartungsfreie Design kommt komplett ohne Dichtungsringe aus. Für eine maximale Messgenauigkeit sorgen die Piezo-Transducer/Schallwandler, die außen am Rohr angebracht sind. Der Sensor arbeitet mit geringerem Mindestdurchfluss als Clamp-On Sensoren und ist im Gegensatz zu diesen fest verbaut. Mit einer Messgenauigkeit von 2-3% und einer Turndown Ratio von 1:500 lässt er alle anderen üblichen Durchflusssensoren am Markt weit hinter sich.

Auch in modernen Heizungs- und Wärmepumpensystemen gibt es noch genug Hindernisse im Durchfluss, die den Druckabfall verstärken. Der Sensor sollte nicht dazugehören und unnötig Kosten verursachen. Allengra kennt die Probleme und Anforderungen der SHK-Endgerätehersteller und hat die Effizienz und Messgenauigkeit seiner Ultraschall-Durchflusssensoren darauf ausgerichtet.

Über den Autor
Raul Junker ist Gründer und Inhaber der Allengra GmbH.

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