Hallo !
Wenn über Closed Loop Systeme im Vergleich zu Strömungspumpen geredet wird, ist mir aufgefallen das immer wieder einige Fehler gemacht werden. Da wird eine Strömungspumpe verglichen die 50000 Liter pro Stunde schafft und dabei noch viel weniger Strom verbraucht als eine Closed Loop Pumpe die nur 15000 Liter pro Stunde schafft. Dabei wird aber vergegssen, das die Bewegungsenergie die so eine Pumpe in das Aquarium einbringt nicht nur davon abhängt wie viele Liter pro Stunde sie pumpt, sondern ganz wesentlich davon mit welcher Geschwindigkeit das Wasser aus der Pumpe austritt. Hier haben die Closed-Loop Pumpen den Vorteil das sie einen viel höheren Druck liefern können und somit auch zu einer höheren Austrittsgeschwindigkeit fähig sind. Hier kommt nun das 2te Paradoxum und vielleicht auch der Grund warum viele Closed-Loop Systeme nicht so gut funktionieren wie erwartet. Fast alle die ich gesehen habe, haben als Austritsöffnung einfach das Ende vom Rohr, meißt 40mm, offen im Aquarium. Durch diese große Öffnung ist die Strömungsgeschwindigkeit gering der Gegendruck fast null, und die CL-Pumpe arbeitet extrem ineffektiv. Man kann sich das vorstellen wie einen offenen Gartenschlauch. Da plätschert das Wasser nur müde heraus. Erst wenn man mit dem Daumen am Ende die Öffnung verengt kommt ein harter Strahl zustande, man spürt direkt das da mehr Kraft hinter steckt. Man muss also eine Düse am ende anbringen um die Pumpe effektiv nutzen zu können.
Die Bewegungsenergie die das Wasser in das Aquarium einbringt und die damit zur Strömung wird ist gleich der Wassermenge * Austritsgeschwindigkeit ^ 2.
Ich habe mal versucht die eingebrachte Bewegungsenergie für verschiedene Düsendurchmesser zu berechnen.
Als Pumpe habe ich eine Red Dragon® 3 Speedy FLOW 150 Watt / 18,0m³ verwendet, da es hierfür ganz gute Kennlinien gibt. Die Pumpe läuft auf maximaler Leistung (150 Watt)
Ich habe immer 2 Meter Leitung mit 36mm Innendurchmesser simuliert plus verschiedene Düsen.
Die Berechnungen wurden mit dem Druckverluste Online-Rechner durchgeführt. (http://www.druckverlust.de/)
1. Ohne Düse
Gegendruck ca. 0.1 Bar
Volumenstrom 14m3/h
Ausströmgeschwindigkeit 3.82 m/s
Bewegungsenergie (Leistung) : 204 (bin mir nicht ganz sicher was hier die richtige Einheit ist, sorry)
2. 20mm Düse
Gegendruck ca. 0.15 Bar
Volumenstrom 11.5 m3/h
Ausströmgeschwindigkeit 10.17 m/s
Bewegungsenergie (Leistung) : 1189
3. 15mm Düse
Gegendruck ca. 0.25 Bar
Volumenstrom 9 m3/h
Ausströmgeschwindigkeit 14.15 m/s
Bewegungsenergie (Leistung) : 1802
4. 10mm Düse
Gegendruck ca. 0.42 Bar / 4.2 Meter
Volumenstrom 5.7 m3/h
Ausströmgeschwindigkeit 20.51 m/s
Bewegungsenergie (Leistung) : 2397
5. 5mm Düse
Gegendruck ca. 0.46 Bar
Volumenstrom 1.5 m3/h
Ausströmgeschwindigkeit 21.22 m/s
Bewegungsenergie (Leistung) : 675
Wie man sieht steigt die abgegebene Leistung extrem an, solange bis die Pumpe total abgewürgt wird. Der Stromverbrauch ist dabei immer der selbe !!! Wer also ein CL-System betreibt und keine Düse am Austritt hat, verschwendet leicht 90% der Energie. Der optimale Düsendurchmesser hängt vom Druck und Durchsatz (bzw. der Kennlinie) der Pumpe ab, ist in allen Fällen aber recht klein. Der Nachteil der dabei entsteht ist natürlich das man statt einer breiten Strömung einen harten Strahl gegeriert.
Die Berechnungen sind nur überschlägig, da ich mich im online-Rechner mit durchprobieren an die Kennlinie der Pumpe rantasten muss.
Vielleicht gibts hier ja einen Profi der meine Überlegungen entweder bestätigen oder korrigieren kann.