Saugleistung messen – Druck, Strömung und AirWatt

Auf dieser Seite möchte ich in einfachen Worten möglichst leicht verständlich einmal erklären wie Saugleistung gemessen wird und warum die Angaben von Herstellern oder Anbietern oft ohne wirkliche Aussagekraft sind. Ich möchte Euch dabei auch erklären was unsere eigenen Saugleistungsangaben in den jeweiligen Testberichten bedeuten.

Die tatsächliche Saugkraft zu messen ist nicht einfach

Dyson V6 Total Clean SchmutzbehälterDie genaue Bestimmung der Saugleistung eines Staubsaugers bzw. eines Akku-Staubsaugers ist eine kleine Wissenschaft für sich. Dass die Leistungsaufnahme eines Staubsaugers, die in Watt angegeben wird, überhaupt nichts mit der Saugkraft zu tun hat, das haben wir ja bereits ausführlich in einigen unserer Ratgeber-Artikel erläutert. Eine Umrechnung von Watt in irgend eine Saugkrafteinheit, wie es immer noch oft in Foren gesucht wird, kann es daher gar nicht geben.

Die meisten Hersteller oder Anbieter von Staubsaugern nennen keinerlei sinnvolle Angaben zur Saugleistung. Nur selten findet man Angaben in den Einheiten Pa, L/s oder AirWatt. Allerdings handelt es sich um völlig unterschiedliche Messungen, einmal wird ein Druck angegeben, ein anderes Mal eine Strömungsgeschwindigkeit und einmal ein daraus errechneter Wert, nämlich Airwatt. Auf Airwatt bin ich schon in einem anderen Artikel eingegangen (siehe hier), daher möchte ich zunächst einmal auf die wichtigeren Einheiten eingehen. Vorab muss ich aber sagen dass jede dieser Angaben wertlos ist, wenn nicht weitere Erläuterungen zur Messung vorhanden sind.

Einige größere europäische Staubsaugerhersteller haben zwar einen Standard ausgearbeitet, wo beschrieben wird, wie die verschiedenen Eigenschaften zu definieren und messen sind „IEC 312 / DS/EN 60312 Staubsauger für Haushaltsgebrauch“, jedoch halten sich längst nicht alle daran weil der Aufwand immens ist.

Oft wird von Anbietern nur ein Pascal-Wert (Pa) genannt. In der Einheit Pa misst man einen Druck. Leider geben die Hersteller oder Anbieter aber keinerlei Informationen an welcher Stelle und unter welchen Bedingungen der Druck gemessen wurde. Die Angabe ist somit eigentlich für den Leser völlig nutzlos, da die Messwerte je nach Messbedingungen völlig unterschiedlich ausfallen können.

Was hat es mit der Druckangabe in Pascal (Pa oder kPa) auf sich?

Eigentlich erzeugt ein Staubsauger gar keinen Druck, er bläst ja nicht sondern saugt. Hält man die Öffnung des Saugrohres zu, so verspürt man natürlich ein Saugen, also eine Kraft. Der Staubsauger erzeugt nämlich in diesem Moment einen Unterdruck, man kann auch sagen der Staubsauger erzeugt ein Vakuum.

Unterdruck- und Strömungsmessung von Akku-Staubsaugern

Skizze: Unser Aufbau bei dem wir auch Unterdruck- und Strömungsmessung bei Akku-Staubsaugern durchführen können

Diesen Unterdruck kann man zwar leicht messen, was wir auch machen, aber der Wert alleine sagt noch nicht aus dass der Staubsauger gut saugt. Man muss dabei bedenken, dass dieser Unterdruck nur entsteht, wenn das Saugrohr komplett verschlossen wird. Wenn es aber komplett verschlossen ist, dann kann der Staubsauger natürlich gar nichts saugen. Zudem sagt die Unterdruck-Messung nichts dazu aus wie schnell der Druck entstanden ist, also wie schnell die Luft bewegt wird (Strömung). Auch ein ganz langsames Ansaugen würde zu hohem Unterdruck führen, Schmutz könnte man aber mit einer langsamen Strömung auch nicht einsaugen. Neben dem Unterdruck ist also auch immer eine schnelle Luftströmung wichtig. Angegeben wird die Geschwindigkeit der Luftströmung in der Regel im Meter pro Sekunde (m/s). Eine Luftströmung kann aber, genauso wie der Unterdruck, beim Staubsauger nur entstehen wenn er vorne eine Öffnung hat, ansonsten steht die Luft ja still.

Je größer diese Öffnung ist desto geringer wird der messbare Unterdruck. Schon bei normalen Saugrohr-Öffnungen von 3 bis 4 cm geht der messbare Druck bei vielen Staubsaugern auf Null Pascal (Pa / kPa) zu. Mit der Luftströmung ist es genau umgekehrt, je größer die Öffnung desto schneller strömt die Luft. Ist die Öffnung verschlossen dann haben wir zwar einen hohen Unterdruck aber gar keine Strömung.

Wenn Ihr also bei einem Staubsauger irgendwo die Angabe Pa oder kPa (1kPa=1000 Pa) findet, dann kann damit nur der Unterdruck gemeint sein. Findet man keine weiteren Angaben dazu, was durchaus oft der Fall ist, weiß man nicht wo dieser gemessen wurde und bei welcher Saugöffnung.

Beispiel Unterdruck-Messung

Die Angabe ist somit ohne dieses Wissen ziemlich wertlos. In vielen Fällen dürften die Anbieter dies bei komplett verschlossenen Saugrohr gemessen haben. Es könnte sogar sein dass es direkt an der verschlossenen Saugöffnung am Motor gemessen wurde, Saugverluste von undichten Steckverbindungen, Filter, Schmutzbehälter würden dann gar nicht berücksichtigt, dabei sind die keineswegs unerheblich.

In jedem Fall wäre es aber nur der maximal erreichbare Unterdruck. Dieser Wert alleine sagt also noch nicht aus wie gut ein Staubsauger saugt, denn je nach Qualität des Staubsaugers fällt dieser Unterdruck bei Erweiterung der Saugöffnung unterschiedlich stark ab. Wie schnell er abfällt hängt von Faktoren wie Bauart des Motors (Bürstenlos/Kohlemotor etc.) , Motorstärke, Elektronik, Lüfteraufbau, Strömungsbegrenzungen u.v.m. ab.

Man kann somit lediglich sagen, dass ein sehr niedriger maximaler Unterdruck (z.B. kleiner als 4000 Pa) schon ein schwächere Staubsauger sein muss. Ein sehr hoher Wert ist aber noch nicht unbedingt ein besonders saugstarker Staubsauger.

Hier ein paar Richtwerte die wir aus all unseren Staubsaugermessungen selbst erarbeitet haben:

  • 13000 Pa = gemessen bei einem netzbetriebenen Bodenstaubsauger (älteres Markengerät mittlerer Preis)
  • 15720 Pa = gemessen bei einem recht guten Akku-Staubsauger (Markengerät höherer Preisklasse)
  • 18000 Pa = gemessen bei einem starken Werkstattsauger (Markengerät mittlere Preisklasse)

Bei allen unseren neueren Tests messen wir auch diesen maximalen Unterdruck. Ihr findet den Wert, in verschiedenen Einheiten, in einer Tabelle beim jeweiligen Akku-Staubsauger-Testbericht. Wir verbinden dazu das Ende des Staubsauger Saugrohrs luftdicht mit einem verschlossenen Kunststoffrohr (40mm Innendurchmesser), wir nennen es mal Messrohr. Über ein angeschlossenes Druckmessgerät messen wir den maximalen Unterdruck in Pascal (Pa bzw. kPa). Da wir am Ende des Saugrohrs messen, berücksichtigen wir also auch die Dichtungen, Steckverbindungen etc. was unserer Meinung wichtig ist.
Da alle Staubsauger bei uns unter gleichen Bedingungen gemessen werden, könnt Ihr die Werte gerne miteinander vergleichen, was bei Herstellerangaben halt oft wegen fehlender Angaben und unterschiedlichen Messbedingungen nicht möglich ist.

Unser Messaufbau sieht also in der Regel wie unten abgebildet aus:

2000W-Staubsauger-Referenz-Saugleistung-Messungen-Druck-Pascal-und-Stroemung-cfm-datenlogger

Skizze: Unser Aufbau bei dem wir u.a. Unterdruck- und Strömungsmessung bei Staubsaugern durchführen können 

Eine schnelle Luftströmung ist wichtig

Beispiel: Strömung messen

Beispiel: Strömung messen

Wie wir eben schon erfahren haben ist eine schnelle Luftströmung beim Staubsauger genauso wichtig wie der mögliche Unterdruck. Nur wenn die Luft sich schnell genug bewegt, transportiert sie den Schmutz von der Saugöffnung zum Schmutzbehälter. Je nach Schmutzart ist eine gewisse Mindestströmung notwendig. Ist die Luftströmung zu langsam bleiben Schmutzpartikel einfach liegen oder stecken. Das Problem ist nur dass sowohl Unterdruck als auch Strömung je nach Öffnung und Saugrohrduchmesser völlig unterschiedlich ausfallen. In der Praxis ändert sich ja die Öffnung je nach Saugdüse, Bodendüse, Schmutzumfang oder sogar dem Winkel in dem man manche Düse hält. Je nach Messbedingungen kann man da also völlig unterschiedliche Werte generieren.

Um den Aufwand nicht zu hoch zu treiben, messen wir die Strömung momentan nur unter zwei Bedingungen. In der Tabelle im jeweiligen Akkustaubsauger-Testbericht findet ihr die Strömung, die maximal möglich ist wenn unser 4 cm Messrohr komplett offen ist.

Auch hier ist es ähnlich wie beim Unterdruck, ein hoher Wert sagt noch nicht aus dass der Staubsauger gut saugt, weil man nicht weiß wie stark die Strömung bei Reduzierung nachlässt. Allerdings deutet auch hier ein sehr niedriger Wert (kleiner als 10 m/s) schon an dass der Staubsauger nicht sonderlich stark saugen kann.

Noch mal der Hinweis: Die von uns angegeben Werte beziehen sich immer auf das am Staubsauger luftdicht angedockte Messrohr mit 40mm Innendurchmesser. Die meisten Akku-Staubsauger nutzen jedoch nur ein Saugrohr-Innendurchmesser von 20 bis 30mm . Man darf sich da nicht von dem oft großen Außendurchmesser täuschen lassen, oft enthält das Rohr nämlich außen nur einen Mantel der nur das Kabel für die Elektrobürste führt. Das eigentliche Saugrohr ist also oft ein Rohr im Rohr. Würde die Luftströmung dort gemessen, da ergebe sich immer ein höhere Wert als in unserer Tabelle. Dies ist für uns aber nicht relevant, da wir ja überall gleich messen und die Daten zur zum Vergleich nutzen. Würden wir im Saugrohr messen könnten wir die Staubsauger wegen der unterschiedlichen Innenduchmesser nicht vergleichen.

Auch hier mal einige Richtwerte die wir aus all unseren Staubsaugermessungen selbst erarbeitet haben:

  • 13,6 m/s = gemessen bei einem netzbetriebenen Bodenstaubsauger (älteres Markengerät mittlerer Preis)
  • 12,6 m/s = gemessen bei einem recht guten Akku-Staubsauger (Markengerät höherer Preisklasse)
  • 21,6 m/s = gemessen bei einem starken Werkstattsauger (Markengerät mittlere Preisklasse)

Wir geben in unserer Tabelle neben der Geschwindigkeit der Luftströmung in Meter pro Sekunde auch das Durchflussvolumen an. Das Durchflussvolumen (z.B. Liter pro Sekunde L/s) bezieht sich dabei auf unser 4 cm Messrohr. Da wir bei allen Staubsauger Messungen den gleichen Rohrinnendurchmesser nutzen, kann man also auch diese Werte miteinander vergleichen.

Unterdruck bei 12mm Saugöffnung

Staubsauger-Saugstaerke-messen-12mm-19mm-Saugoeffnung

Messung bei 12 oder 19mm Reduzierung

Ein besonders interessanter Wert in unserer Tabelle ist unter der Überschrift „Unterdruck bei 12mm Saugöffnung“ zu finden. Bei dieser Messung wird unser 40 mm Messrohr komplett verschlossen, lediglich an einer 12mm Öffnung kann die Luft frei am Ende einströmen. Das Ende des Saugrohrs wird bei unserer Messung auf ein 4 cm Röhrchen mit 12 mm Innendurchmesser reduziert. Den Unterdruck messen wir genau 22 mm vor der Öffnung des 4 cm Röhrchens. Das ganze sieht ähnlich aus wie in der rechten Abbildung.
Da ein Großteil der Luft frei einströmen kann, ist dieser Unterdruck natürlich erheblich niedriger als der Maximaldruck. Wie hoch dieser ist, hängt auch stark davon ab wie schnell die Strömung unter diesen Bedingungen ist. Die Strömung fließt also indirekt in das Ergebnis der Unterdruckmessung mit hinein.
Wie man sich sicher leicht vorstellen kann, würde sich bei einer geringen Luftströmung überhaupt kein Unterdruck mehr aufbauen, da ausreichend Luft durch die Öffnung nach fließt. Erst wenn die Strömung ebenfalls sehr hoch ist baut sich noch ein Unterdruck auf da, die Luft nicht schnell genug nach fließen kann.
Aus diesem Grund ist diese Messung für unsere Beurteilung der Saugleistung recht nützlich und aussagekräftig.

Auch hier mal einige Richtwerte die wir aus all unseren Staubsaugermessungen selbst erarbeitet haben:

  • 4600 Pa = gemessen bei einem netzbetriebenen Bodenstaubsauger (älteres Markengerät mittlerer Preis)
  • 8040 Pa = gemessen bei einem recht guten Akku-Staubsauger (Markengerät höherer Preisklasse)
  • 13600 Pa = gemessen bei einem starken Werkstattsauger (Markengerät mittlere Preisklasse)

Interessant ist es wenn man diesen Wert auch mal mit dem Maximalwert vergleicht. Man wird bemerken dass manche Staubsauger bei gleicher Öffnung unterschiedlich stark im Unterdruck abfallen. Auch hier trennt sich dann der Spreu vom Weizen, ein guter Staubsauger wird gewöhnlich weniger stark abfallen. Woran das liegt hatten wir oben schon erwähnt.

Aus allen unseren Messungen fassen wir das Ergebnis zu einer Saugbewertung zusammen. Unsere Interpretation der Messergebnisse wird aber auch in einer Skala durch den roten Pfeil dargestellt. Das Gnze kann bei einem Staubsauger so aussehen:

Unterdruck
maximal
Unterdruck
bei 12mm Öffnung
Strömung
maximal
21600 Pa 11030 Pa 16.33 m/s
216 mbar 110.3 mbar 20.52 L/s
3.13 psi 1.6 psi 73.88 m³/h
Einstufung der Akkustaubsauger-Saugleistung anhand Stroemung und Druck

Hinweis: Alle Angaben beziehen sich auf ein 4cm Messrohr was wir am Saugrohr andocken. Nähere Erläuterungen zu den Druck- und Strömungsmessungen auf der Seite "Saugleistung messen" Zur einfachen Einordnung zeigt der Zeiger rechts oben unsere Einordnung der Saugleistung an. Unsere Messbedingungen sind bei allen Staubsauger-Messungen identisch, was einen Vergleich vereinfacht. Angaben ohne Gewähr.

Die beiden Staubsauger-Symbole zeigen dabei auf, in welchem Bereich ein herkömmlicher Staubsauger mit Netzkabel (Markengerät 2000W / mittlerer Preis) oder ein starker Werkstatt-Staubsauger(Markengerät / mittlerer Preis) bei unserer Messung gelandet ist. Somit könnt Ihr euch ein wenig besser orientieren.

Ich muss aber betonen dass die Saugleistung zwar wichtig ist, aber andere Merkmale wie Bauart der Bürste (Geschwindigkeit, Borsten, Umdrehungszahl, Luftführung, Bodenabstand) fast ebenso wichtig für einen guten Staubsauger sind. Ein etwas schwächerer Saugleistung kann durch eine überragende Elektrobürste sogar kompensiert werden. Also nicht nur auf Saugleistung achten, sondern am besten den ganzen Test lesen.

Akku-Staubsauger-Elektrobuersten-Vergleich

Warum nicht einfach Airwatt Angaben vergleichen?

Mit dem oben geschilderten Wissen kann man sich die Frage eigentlich schon selbst beantworten. Man kann die Angaben nicht vergleichen weil oft die Messbedingungen der Hersteller unterschiedlich sind und oft vom Hersteller keine Angaben zu den Messbedingungen gemacht werden. Zunächst weiß man nicht ob am Motor, an der Staubsauger Öffnung oder am Ende des Saugrohrs gemessen wurde. Was aber noch viel schlimmer ist, man weiß nicht bei welcher Saugöffnung der Wert gemessen wurde. Die oft beworbene AirWatt Angabe wird in der Regel nicht mit völlig geöffneten Saugrohr gemessen, was vielleicht viele denken könnten.

AirWatt berechnet sich aus den Werten Luftstrom, Unterdruck und Saugöffnung. Die nicht genormte Formel welche von einem Staubsauger Hersteller stammt, ist eigentlich recht einfach, im Grunde wird nur der Volumenstrom mit dem Unterdruck multipliziert und um einen festen Faktor (je nach Einheit z.B. 10 oder 8,5) geteilt. Das Komplizierte daran ist die unterschiedliche Saugöffnung, die ja bei der Berechnung des Volumenstromes Voraussetzung ist.

Skizze-Druck-Stroemung-LochVereinfacht kann man sich die Messung bei einigen Herstellern möglicherweise so vorstellen: Zunächst misst man mit komplett geöffneter Saugöffnung Druck und Strömung. Da der Durchmesser der Öffnung bekannt ist, werden Volumenstrom und AirWatt berechnet. Dann reduziert man die Öffnung etwas (z.B. um 1 Millimeter) und macht noch mal das gleiche. Das Ganze wird so oft wiederholt bis die Öffnung komplett geschlossen ist. Aus all diesen errechneten AirWatt Werten wird dann der höchste Wert als offizielle AirWatt Angabe beworben. Es wird aber in der Regel nicht genannt bei welcher Saugöffnung dieser Maximalwert nun entstanden ist. Mir erscheint daher diese Angabe oder ein Vergleich dieser Werte sehr fragwürdig.
Ich habe den Vorgang natürlich etwas vereinfacht dargestellt, in Wirklichkeit wird sicherlich ein Datenlogger verwendet und Öffnung kontinuierlich reduziert. Zeichnet man aus den Zahlenwerten dann ein Diagramm so zeigt dieses zwei gegensätzliche gekrümmte Linien, der Druck steigt mit kleinerer Öffnung an und die Strömung fällt mit kleinerer Öffnung ab. Irgendwo treffen sich diese beiden Linien, das ist dann die Öffnung mit dem höchsten Airwatt Wert. Aber wie bereits geschildert kann dann die Öffnung ja bei der Airwatt Angabe verschiedener Staubsauger unterschiedlich groß gewesen sein. Man weiß also nicht ob dieser Wert beispielsweise bei einer 3mm oder 20mm Öffnung entstanden ist. Wenn ein hoher Wert der nur bei extrem kleiner Öffnung entsteht, ist der Nutzen einfach fragwürdig. Man muss daher beim Vergleich von Airwatt Angaben unbedingt darauf achten das die nach der gleichen Richtlinie gemessen wurde, bei einigen Staubsaugerherstellern steht daher dabei „gemessen nach Norm EN 60312-1, Nr. 5“. Wenn so etwas fehlt, sollte man sehr skeptisch bei der Angabe sein.

Fazit

Philips-SpeedPro-Max-Plus-Aqua-XC8147-Test-SchmutzmatteMan sieht, es ist gar nicht so einfach die Saugleistung eines Staubsaugers in Zahlen auszudrücken. Nicht umsonst machen wir und viele andere vorwiegend praktische Saugtests mit Testschmutz. Wir hoffen dennoch dass unsere Erläuterungen, Messungen und Angaben hier ein wenig mehr Transparenz schaffen und Euch bei der Einschätzung oder bei der Auswahl eines Staubsaugers nützlich sind. Unsere Messungen wurden äußerst sorgfältig durchgeführt, dennoch sind Fehler nie ausgeschlossen. Daher sind alle Angaben ohne Gewähr zu betrachten. Es ist auch denkbar dass wir die Messbedingungen zukünftig noch ändern, sollte das der Fall sein wird es auf dieser Seite natürlich erläutert.

 

Links zum Thema