Was sind die Affinitätsgesetze?

Die Kennlinien (auch Ventilator- oder Pumpengesetze genannt) beschreiben anhand von drei Gleichungen, wie sich Fördermenge, Förderhöhe/Druck und Leistung bei Kreiselpumpen, Ventilatoren und Turbinen mit der Drehzahl bzw. dem Laufraddurchmesser verändern. Die Fördermenge variiert linear, die Förderhöhe quadratisch und die Leistung kubisch mit dem Drehzahlverhältnis.

Wann greifen Verwandtschaftsgesetze?

Ähnlichkeitsgesetze gelten für Kreiselpumpen, Ventilatoren und Gebläse, die auf einer festen Systemkennlinie arbeiten. Sie setzen geometrisch ähnliche Bedingungen und inkompressible Strömung voraus. Sie eignen sich am besten für Drehzahländerungen bis zu etwa ±30% vom Auslegungspunkt.

Welche Grenzen haben Verwandtschaftsgesetze?

Die Affinitätsgesetze sind Näherungen. Sie berücksichtigen weder Wirkungsgradänderungen außerhalb des Auslegungspunktes noch Verschiebungen der Systemkennlinie, Kavitation oder Kompressibilitätseffekte. Bei großen Drehzahl- oder Durchmesseränderungen (>30%) kann die tatsächliche Leistung erheblich von den Vorhersagen abweichen.

Wie spart die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern Energie?

Da der Leistungsbedarf mit der dritten Potenz der Drehzahl steigt, führt bereits eine geringe Drehzahlreduzierung zu erheblichen Energieeinsparungen. Eine Reduzierung der Drehzahl um 201 TP³ T senkt den Leistungsverbrauch um ca. 491 TP³ T (0,8³ = 0,512). Aus diesem Grund sind Frequenzumrichter (FU) im Vergleich zu Drosselventilen für die Durchflussregelung äußerst kosteneffizient.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Durchfluss und Druck?

Gemäß den Ähnlichkeitsgesetzen gilt: Ändert sich die Geschwindigkeit um den Faktor r, so ändert sich der Durchfluss um den Faktor r und der Druck/die Förderhöhe um den Faktor r². Verdoppelt man also die Geschwindigkeit, verdoppelt sich der Durchfluss, aber der Druck vervierfacht sich. Halbiert man die Geschwindigkeit, halbiert sich der Durchfluss, aber der Druck sinkt auf ein Viertel.

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Affinitätsgesetze-Rechner

Berechnen Sie den neuen Förderstrom, die Förderhöhe/den Druck und die Leistung bei Änderung der Pumpen- oder Lüfterdrehzahl (oder des Laufraddurchmessers). Basierend auf den Verwandtschaftsgesetzen für Kreiselpumpen.

Pumpen und Ventilatoren Geschwindigkeit und Durchmesser Einsparungen durch Frequenzumrichter

Ergebnisse

New Flow Q₂

—

Neuer Kopf / Druck H₂

—

New Power P₂

—

Geschwindigkeitsverhältnis (n₂/n₁)

—

Durchflussverhältnis (Q₂/Q₁)

—

Druckverhältnis (H₂/H₁)

—

Leistungsverhältnis (P₂/P₁)

—

Die drei Affinitätsgesetze

Die Affinitätsgesetze beschreiben den Zusammenhang zwischen Durchflussrate, Förderhöhe (Druck) und Leistung sowie Änderungen der Drehzahl oder des Laufraddurchmessers bei Kreiselpumpen, Ventilatoren und Gebläsen:

Das Verhältnis kann entweder n₂/n₁ (Geschwindigkeitsänderung) oder D₂/D₁ (Durchmesseränderung) sein.

Geschwindigkeitsänderung vs. Durchmesseränderung

Für Drehzahländerungen und Änderungen des Laufraddurchmessers gelten die gleichen mathematischen Beziehungen:

Parameter	Geschwindigkeitsänderung	Durchmesseränderung
Fluss Q	Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁)	Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁)
Kopf H	H₂ = H₁ × (n₂/n₁)²	H₂ = H₁ × (D₂/D₁)²
Power P	P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³	P₂ = P₁ × (D₂/D₁)³

Energieeinsparungen durch Frequenzumrichter

Wichtigste Erkenntnis: Die Leistung variiert mit der Würfel Eine Drehzahlreduzierung um 201 TP3T spart ca. 491 TP3T Energie (0,8³ = 0,512). Daher zählen Frequenzumrichter zu den kosteneffektivsten Energiesparmaßnahmen für Pumpen und Ventilatoren.

Geschwindigkeitsreduzierung	Durchflussreduzierung	Kopfverkleinerung	Energieeinsparung
10%	10%	19%	27%
20%	20%	36%	49%
30%	30%	51%	66%
40%	40%	64%	78%
50%	50%	75%	88%

Praktisches Beispiel

Beispiel – Erhöhung der Drehzahl einer Kreiselpumpe

Gegeben: n₁ = 1450 U/min, n₂ = 1750 U/min, Q₁ = 100 m³/h, H₁ = 25 m, P₁ = 7,5 kW

Geschwindigkeitsverhältnis r = 1750 / 1450 = 1,2069

Q₂ = 100 × 1,2069 = 120,7 m³/h

H₂ = 25 × 1,2069² = 36,4 m

P₂ = 7,5 × 1,2069³ = 13,2 kW

⚠️ Einschränkungen: Die Gesetze der Laufradanpassung setzen einen konstanten Wirkungsgrad, geometrisch ähnliche Bedingungen und inkompressible Strömung voraus. Bei Drehzahländerungen über ±30% hinaus kann die tatsächliche Leistung erheblich abweichen. Die Gesetze zur Laufradtrimmung sind weniger genau als die Gesetze zur Drehzahländerung – überprüfen Sie dies stets anhand der Herstellerkennlinien.

Rechner für Affinitätsgesetze | Änderung der Pumpen- und Lüfterdrehzahl

Veröffentlicht von admin auf 15. Februar 2026 15. Februar 2026

Ergebnisse

Die drei Affinitätsgesetze

Geschwindigkeitsänderung vs. Durchmesseränderung

Energieeinsparungen durch Frequenzumrichter

Praktisches Beispiel