Ork
06.04.2004, 20:57
Verlustleistungen am Außenfilterauslass
Ich hinterfragte mich schon seit längerer Zeit die Herstellerangaben von Außenfilterherstel-lern auf deren Verpackungen. Meistens erfährt man auf der Verpackung lediglich die zulässi-ge Förderhöhe, der Stundendurchfluss und die maximal geeignete Beckengröße. Kaum je-mand scheint es zu interessieren, dass diese Angaben jedoch nur für den Idealzustand gelten, also unmittelbar am Filterauslass ohne Schläuche, Ventile, Krümmungen, Filtermedien, etc. Mein Wissens- und Experimentierdrang war geweckt, denn ich wollte einmal wissen, mit welcher Förderleistung ich tatsächlich mein Becken filtere.
Damit interessierte User ebenfalls meine Erkenntnisse aus den Experimenten nutzen können, habe ich mich entschlossen, eine Art Werkzeugtool zusammenzustellen, mit dem jeder selber seinen Verlust durch die Förderleitung am Filterauslass bestimmen kann. Ich möchte darauf hinweisen, dass die Experimente mit einem „FLUVAL 104“ Außenfilter durchgeführt wur-den. In den Experimenten ging es nur um die Verlustleistungsbestimmung ab den Filteraus-lass, die Filterqualität und Zuverlässigkeit stehen hier nicht zur Debatte. Ich persönlich bin mit diesem Außenfilter sehr zufrieden.
Der Experimentierablauf gestaltete sich in der Form, dass jede Messung 20 s lang durchge-führt wurde. Pro Nachweis wurden mindestens 20 Versuche angestellt. Der Filtereinlass hatte eine Schlauchlänge von 50 cm und befand sich unmittelbar senkrecht darüber (Meine Freun-din möge mir verzeihen, dass ich mehrere Plastikschüsseln mit Löchern versehen habe). Der Außenfilter war leer (keine Filtermedien, Filterkammern). Auch der Wasserspiegel zum Messbeginn wurde konstant gehalten. Somit konnte ich gewährleisten, dass die Ergebnisse auch wirklich nur Verlustleistungen am Außenfilterauslass widerspiegeln (Bild 1). Die fol-genden Diagramme und Werte spiegeln die aus den Experimenten ermittelten Mittelwerte wieder.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Auenfilter_Bild_1.jpg
Bild 1 Versuchsaufbau
Zunächst wurde die Verlustleistung infolge der Förderhöhe bestimmt. Die verwendeten Schlauchleitungen waren neu. Anwendungen kann dieser Fall in allen Aquarienpyramiden mit Überlauf finden. Das Bild 2 soll dies einmal schematisch verdeutlichen. Das Diagramm 1 zeigt den Förderstrom über der Förderhöhe (hierin ist ein Verlustanteil infolge der Schlauch-länge enthalten, die hier nicht separat ermittelt werden konnte). Man erkennt deutlich, wie mit zunehmender Förderhöhe die Förderleistung abnimmt. Leider zwang mich meine Wohnungs-höhe, diese Experimente nur bis zu einer Förderhöhe von 170 cm durchzuführen. Anhand dieses Diagramms kann jeder seine Filterstromverringerung über der vorliegenden Höhendif-ferenz h zwischen Filtereinlass und Filterauslass bestimmen.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Auenfilter_Bild_2.jpg
Bild 2 Aquarienpyramide
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Diagramm_1.jpg
Diagramm 1 Verlustleistung über der Förderhöhe
Wie schon erwähnt gilt dieses Diagramm für einen „Fluval 104“, der mit einer maximalen Förderhöhe (= Differenz zwischen Einlass und Auslass) von 180 cm und einem Ideallfil-terstrom von 480 l/h angegeben ist. Filter, die in etwa diesen Angaben entsprechen sollten ein ähnliches Verhalten aufweisen. Von der Verlustleistung her wird sich bei allen Außenfiltern grundlegend kein stark abweichender Verlauf einstellen. Eine Parabelform werden alle Filter aufweisen, die jedoch abhängig von der Stundenleistung und der maximalen Förderhöhe von den hier aufgezeigten %-Werten variieren. Jedoch bin ich der Auffassung, dass man die hier dargestellten Verlustleistungswerte in % als Richtwerte nutzen kann.
Zu beachten ist, dass dieses Diagramm 1 nur für den Fall anwendbar ist, dass eine Differenz zwischen Einlass und Auslass am Filter vorliegt. Liegt keine Differenz vor, ist die Wassersäu-le im Schlauch am Einlass gleich der Wassersäule im Schlauch am Auslass. Hier sind die Verlustleistungen deutlich geringer, da „lediglich“ das Gewicht der anzuhebenden Wassersäu-le + der Reibung im Schlauch am Auslass gegen die Pumpenergie wirken (bei leerem Filter-gehäuse gleichen sich die Wasserspiegel Auslass – Einlass – Schüssel an). Es war mir auch hier nicht möglich, diese beiden Verlustleistungsanteile separat zu ermitteln, weswegen die ermittelte Verlustleistung (hier bezeichnet als „Einfluss durch die Gesamtfördehöhe“) im Dia-gramm 2 diese beiden Anteile enthält. In der weiteren Versuchsdurchführung wurde dazu die Förderhöhe variiert und Ein- bzw. Auslass in gleicher Höhe gehalten (Dafür musste eine zweite Schüssel dran glauben, vergleich Bild 1). Es wurden neue Schläuche verwendet, die möglichst ohne Krümmungen senkrecht gehalten wurden. Anhand des Diagramms 2 kann man den Einfluss der Gesamtförderhöhe auf den Verlustanteil in % erkennen.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Diagramm_2.jpg
Diagramm 2 Verlustleistung infolge der Gesamtförderhöhe
Als dritter entscheidender Versuch habe ich die Förderleitung möglichst waagerecht gehalten, um den Anteil der reinen Verlustleistung durch die Länge der Schlauchleitung zu bestimmen. Dabei musste ich am Auslass eine 90° Krümmung im Schlauch provozieren, da ich ansonsten den Filter hätte hinlegen müssen. Ich habe aber darauf geachtet, dass ein möglichst großer Radius vorliegt, um die Verlustleistung infolge des Rückstaus durch die Krümmung in der Leitung so gering wie möglich zu halten. Wichtig ist diese Versuchsergebnis für alle Aqua-rien, wo der Filter in einiger Entfernung waagerecht zum Becken steht und somit zwar eine geringe Gesamtförderhöhe überwinden muss, dafür aber eine lange Schlauchleitung benötigt. Um nicht zuviel Schlauch zu opfern, habe ich mich auf die bekannte Schlauchlänge von 170 cm beschränkt, gestartet bin ich mit 50 cm (übrigens musste die dritte Schüssel dran glauben, da ich seitwärts ein Loch benötigte). Das Diagramm 3 zeigt hierfür die ermittelte Verlustleistung.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Diagramm_3.jpg
Diagramm 3 Verlustleistung infolge der Schlauchlänge
Als nächstes habe ich mich noch um weitere Verlustleistungen infolge unterschiedlicher Komponenten im Filterauslass bemüht. Auch hierfür wurden wieder mindestens 20 Versuche gestartet und dann der Mittelwert gebildet. Die nachstehenden Fotos zeigen jeweils das Ele-ment + die zu erwartende Verlustleistung in %.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0660.jpg
Bild 3 90° Krümmung im Schlauch = 3,9 %
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0661.jpg
Bild 4 180° Krümmung im Schlauch = 8,5 %
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0662.jpg
Bild 5 Benutzter Schlauch (8 Monate) bis zu 18 % [Links = benutzt; rechts = neu]
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0658.jpg
Bild 6 Durchflussdrosselung = 5,4 %
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0659.jpg
Bild 7 90° Bogenelement = 4,2 %
Im folgenden soll noch ein Beispiel verdeutlichen, wie man aus diesen Daten seine Verlust-leistung am Filter infolge des Auslassschlauches bestimmen kann. Bittet beachtet, dass dieser Wert nur als Richtwert fungiert. Jeder der seine Verlustleistung exakt bestimmen will, muss sich einmal die Mühe machen, sein gefördertes Wasser separat aufzufangen und einmal zu messen. Dann braucht man nur noch die ermittelte Durchflussmenge durch die Sollmenge des Filters dividieren (sollte auf der Verpackung stehen) mal 100% und man hat die Verlustleis-tung seiner Filterstrecke.
Beispiel
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Verlustleistung.jpg
Bild 8 Beispiel für eine Außenfilterauslassstrecke
Bitte diese Ergebnisse als Richtwerte verstehen. Zum einen besitze ich keine filigrane Messtechnik, um auf dem ml genau zu messen, zum anderen musste ich zum Experimentieren doch mit etlichen Hilsmitteln arbeiten, die nicht leicht zum Handhaben sind. Freundin und ich haben auch nur 4 Hände. Schüsseln halten, Filter beobachten, Uhr schauen, An- und Ausschalten, Katze mit dem Fuß wegschieben, auf Leiter stehen,... War alles nicht so einfach.
Ich hinterfragte mich schon seit längerer Zeit die Herstellerangaben von Außenfilterherstel-lern auf deren Verpackungen. Meistens erfährt man auf der Verpackung lediglich die zulässi-ge Förderhöhe, der Stundendurchfluss und die maximal geeignete Beckengröße. Kaum je-mand scheint es zu interessieren, dass diese Angaben jedoch nur für den Idealzustand gelten, also unmittelbar am Filterauslass ohne Schläuche, Ventile, Krümmungen, Filtermedien, etc. Mein Wissens- und Experimentierdrang war geweckt, denn ich wollte einmal wissen, mit welcher Förderleistung ich tatsächlich mein Becken filtere.
Damit interessierte User ebenfalls meine Erkenntnisse aus den Experimenten nutzen können, habe ich mich entschlossen, eine Art Werkzeugtool zusammenzustellen, mit dem jeder selber seinen Verlust durch die Förderleitung am Filterauslass bestimmen kann. Ich möchte darauf hinweisen, dass die Experimente mit einem „FLUVAL 104“ Außenfilter durchgeführt wur-den. In den Experimenten ging es nur um die Verlustleistungsbestimmung ab den Filteraus-lass, die Filterqualität und Zuverlässigkeit stehen hier nicht zur Debatte. Ich persönlich bin mit diesem Außenfilter sehr zufrieden.
Der Experimentierablauf gestaltete sich in der Form, dass jede Messung 20 s lang durchge-führt wurde. Pro Nachweis wurden mindestens 20 Versuche angestellt. Der Filtereinlass hatte eine Schlauchlänge von 50 cm und befand sich unmittelbar senkrecht darüber (Meine Freun-din möge mir verzeihen, dass ich mehrere Plastikschüsseln mit Löchern versehen habe). Der Außenfilter war leer (keine Filtermedien, Filterkammern). Auch der Wasserspiegel zum Messbeginn wurde konstant gehalten. Somit konnte ich gewährleisten, dass die Ergebnisse auch wirklich nur Verlustleistungen am Außenfilterauslass widerspiegeln (Bild 1). Die fol-genden Diagramme und Werte spiegeln die aus den Experimenten ermittelten Mittelwerte wieder.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Auenfilter_Bild_1.jpg
Bild 1 Versuchsaufbau
Zunächst wurde die Verlustleistung infolge der Förderhöhe bestimmt. Die verwendeten Schlauchleitungen waren neu. Anwendungen kann dieser Fall in allen Aquarienpyramiden mit Überlauf finden. Das Bild 2 soll dies einmal schematisch verdeutlichen. Das Diagramm 1 zeigt den Förderstrom über der Förderhöhe (hierin ist ein Verlustanteil infolge der Schlauch-länge enthalten, die hier nicht separat ermittelt werden konnte). Man erkennt deutlich, wie mit zunehmender Förderhöhe die Förderleistung abnimmt. Leider zwang mich meine Wohnungs-höhe, diese Experimente nur bis zu einer Förderhöhe von 170 cm durchzuführen. Anhand dieses Diagramms kann jeder seine Filterstromverringerung über der vorliegenden Höhendif-ferenz h zwischen Filtereinlass und Filterauslass bestimmen.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Auenfilter_Bild_2.jpg
Bild 2 Aquarienpyramide
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Diagramm_1.jpg
Diagramm 1 Verlustleistung über der Förderhöhe
Wie schon erwähnt gilt dieses Diagramm für einen „Fluval 104“, der mit einer maximalen Förderhöhe (= Differenz zwischen Einlass und Auslass) von 180 cm und einem Ideallfil-terstrom von 480 l/h angegeben ist. Filter, die in etwa diesen Angaben entsprechen sollten ein ähnliches Verhalten aufweisen. Von der Verlustleistung her wird sich bei allen Außenfiltern grundlegend kein stark abweichender Verlauf einstellen. Eine Parabelform werden alle Filter aufweisen, die jedoch abhängig von der Stundenleistung und der maximalen Förderhöhe von den hier aufgezeigten %-Werten variieren. Jedoch bin ich der Auffassung, dass man die hier dargestellten Verlustleistungswerte in % als Richtwerte nutzen kann.
Zu beachten ist, dass dieses Diagramm 1 nur für den Fall anwendbar ist, dass eine Differenz zwischen Einlass und Auslass am Filter vorliegt. Liegt keine Differenz vor, ist die Wassersäu-le im Schlauch am Einlass gleich der Wassersäule im Schlauch am Auslass. Hier sind die Verlustleistungen deutlich geringer, da „lediglich“ das Gewicht der anzuhebenden Wassersäu-le + der Reibung im Schlauch am Auslass gegen die Pumpenergie wirken (bei leerem Filter-gehäuse gleichen sich die Wasserspiegel Auslass – Einlass – Schüssel an). Es war mir auch hier nicht möglich, diese beiden Verlustleistungsanteile separat zu ermitteln, weswegen die ermittelte Verlustleistung (hier bezeichnet als „Einfluss durch die Gesamtfördehöhe“) im Dia-gramm 2 diese beiden Anteile enthält. In der weiteren Versuchsdurchführung wurde dazu die Förderhöhe variiert und Ein- bzw. Auslass in gleicher Höhe gehalten (Dafür musste eine zweite Schüssel dran glauben, vergleich Bild 1). Es wurden neue Schläuche verwendet, die möglichst ohne Krümmungen senkrecht gehalten wurden. Anhand des Diagramms 2 kann man den Einfluss der Gesamtförderhöhe auf den Verlustanteil in % erkennen.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Diagramm_2.jpg
Diagramm 2 Verlustleistung infolge der Gesamtförderhöhe
Als dritter entscheidender Versuch habe ich die Förderleitung möglichst waagerecht gehalten, um den Anteil der reinen Verlustleistung durch die Länge der Schlauchleitung zu bestimmen. Dabei musste ich am Auslass eine 90° Krümmung im Schlauch provozieren, da ich ansonsten den Filter hätte hinlegen müssen. Ich habe aber darauf geachtet, dass ein möglichst großer Radius vorliegt, um die Verlustleistung infolge des Rückstaus durch die Krümmung in der Leitung so gering wie möglich zu halten. Wichtig ist diese Versuchsergebnis für alle Aqua-rien, wo der Filter in einiger Entfernung waagerecht zum Becken steht und somit zwar eine geringe Gesamtförderhöhe überwinden muss, dafür aber eine lange Schlauchleitung benötigt. Um nicht zuviel Schlauch zu opfern, habe ich mich auf die bekannte Schlauchlänge von 170 cm beschränkt, gestartet bin ich mit 50 cm (übrigens musste die dritte Schüssel dran glauben, da ich seitwärts ein Loch benötigte). Das Diagramm 3 zeigt hierfür die ermittelte Verlustleistung.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Diagramm_3.jpg
Diagramm 3 Verlustleistung infolge der Schlauchlänge
Als nächstes habe ich mich noch um weitere Verlustleistungen infolge unterschiedlicher Komponenten im Filterauslass bemüht. Auch hierfür wurden wieder mindestens 20 Versuche gestartet und dann der Mittelwert gebildet. Die nachstehenden Fotos zeigen jeweils das Ele-ment + die zu erwartende Verlustleistung in %.
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0660.jpg
Bild 3 90° Krümmung im Schlauch = 3,9 %
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0661.jpg
Bild 4 180° Krümmung im Schlauch = 8,5 %
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0662.jpg
Bild 5 Benutzter Schlauch (8 Monate) bis zu 18 % [Links = benutzt; rechts = neu]
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0658.jpg
Bild 6 Durchflussdrosselung = 5,4 %
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/106_0659.jpg
Bild 7 90° Bogenelement = 4,2 %
Im folgenden soll noch ein Beispiel verdeutlichen, wie man aus diesen Daten seine Verlust-leistung am Filter infolge des Auslassschlauches bestimmen kann. Bittet beachtet, dass dieser Wert nur als Richtwert fungiert. Jeder der seine Verlustleistung exakt bestimmen will, muss sich einmal die Mühe machen, sein gefördertes Wasser separat aufzufangen und einmal zu messen. Dann braucht man nur noch die ermittelte Durchflussmenge durch die Sollmenge des Filters dividieren (sollte auf der Verpackung stehen) mal 100% und man hat die Verlustleis-tung seiner Filterstrecke.
Beispiel
http://www.biotop-forum.at/album/data/media/18/Verlustleistung.jpg
Bild 8 Beispiel für eine Außenfilterauslassstrecke
Bitte diese Ergebnisse als Richtwerte verstehen. Zum einen besitze ich keine filigrane Messtechnik, um auf dem ml genau zu messen, zum anderen musste ich zum Experimentieren doch mit etlichen Hilsmitteln arbeiten, die nicht leicht zum Handhaben sind. Freundin und ich haben auch nur 4 Hände. Schüsseln halten, Filter beobachten, Uhr schauen, An- und Ausschalten, Katze mit dem Fuß wegschieben, auf Leiter stehen,... War alles nicht so einfach.