Gallon per Minute
Symbol: GPMUnited States, United Kingdom
Was ist ein/eine Gallon per Minute (GPM)?
Formale Definition
Die Gallone pro Minute (Symbol: GPM oder gpm) ist eine imperiale/US-amerikanische Einheit für den volumetrischen Durchfluss, die einer US-Gallone Flüssigkeit entspricht, die einen bestimmten Punkt in einer Minute passiert. Eine US-GPM entspricht ungefähr 3,7854 Litern pro Minute oder ungefähr 6,309 × 10⁻⁵ Kubikmetern pro Sekunde. Die GPM ist die dominierende Durchflussrateinheit in den Vereinigten Staaten für Sanitärinstallationen, Brandschutz, Pumpenspezifikationen und die Produktion von Wasserbrunnen.
Es ist wichtig, zwischen US-GPM und imperialer GPM zu unterscheiden: eine US-Gallone entspricht 3,7854 Litern, während eine imperiale Gallone 4,5461 Litern entspricht. Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich GPM in der amerikanischen Ingenieurwissenschaft auf US-Gallonen pro Minute. Im Vereinigten Königreich und in den Commonwealth-Ländern wurde historisch die imperiale GPM verwendet, die jedoch weitgehend durch metrische Einheiten ersetzt wurde.
Praktische Skala
Eine US-GPM ≈ 3,785 L/min ≈ 0,06309 L/s ≈ 0,2271 m³/h. Ein typischer Küchenwasserhahn liefert 2–3 GPM, ein Duschkopf 2–2,5 GPM und ein Gartenschlauch 5–10 GPM. Brandschutzsysteme arbeiten mit 250–1.500+ GPM, abhängig vom Gefahrenniveau.
Etymology
Bestandteil Begriffe
Das Wort "Gallon" hat eine komplexe Etymologie. Es stammt wahrscheinlich vom alten Nordfranzösischen "galon" (eine Maßeinheit für Flüssigkeit), das möglicherweise weiter auf das vulgärlateinische "galleta" (ein Eimer oder Kübel) zurückgeht. Die englische Gallone existiert seit mindestens dem 13. Jahrhundert, obwohl ihre genaue Größe je nach Ware und Region bis zur Standardisierung variierte.
"Pro Minute" verwendet das Lateinische "per" (durch, für jede) und "minuta" (klein), was sich auf die Minute als die erste kleine Teilung einer Stunde bezieht.
GPM als Standardabkürzung
Die Abkürzung GPM (alles in Großbuchstaben) wurde im amerikanischen Sanitär- und Brandschutzingenieurwesen im 20. Jahrhundert zum Standard. Alternative Notationen sind gpm (Kleinbuchstaben), gal/min und USgpm (um sie von imperialen Einheiten zu unterscheiden). Die Society of Fire Protection Engineers und die National Fire Protection Association (NFPA) verwenden GPM in ihren Standards.
Precise Definition
Exakte metrische Entsprechung
Eine US-Gallone pro Minute entspricht genau 3,785411784 Litern pro Minute. Dies ergibt sich aus der Definition der US-Gallone als genau 231 Kubikzoll und einem Zoll als genau 25,4 mm: 1 US gal = 231 × (25,4)³ mm³ = 3.785.411,784 mm³ = 3,785411784 L.
Wichtige Umrechnungen
1 US GPM = 3,785 L/min; 1 US GPM = 0,06309 L/s; 1 US GPM = 0,2271 m³/h; 1 US GPM ≈ 0,1337 ft³/min (CFM); 1 US GPM ≈ 0,8327 imperiale GPM. Die Umrechnung in L/min (×3,785) ist die am häufigsten benötigte in der internationalen Ingenieurwissenschaft.
Messung
Der Durchfluss in GPM wird mit Schaufelrad-Durchflussmessern, Turbinenmessern, magnetischen Durchflussmessern, Ultraschallmessern und positiven Verdrängungsmessern gemessen. Für Tests im Brandschutz sind Pitot-Rohre und Durchflussmesser, die in GPM kalibriert sind, Standardausrüstung. Pumpenteststände messen den Durchfluss in GPM mit kalibrierten Tanks oder Durchflussmessern.
Geschichte
Die amerikanische Gallone
Die US-Gallone wurde 1832 vom US-Kongress als 231 Kubikzoll standardisiert, basierend auf der alten englischen Weingallone, die 1706 von Königin Anne definiert wurde. Dies unterscheidet sich von der britischen imperialen Gallone (277,42 Kubikzoll), die durch das britische Gesetz über Gewichte und Maße von 1824 festgelegt wurde. Der Unterschied bedeutet, dass US-GPM und imperiale GPM nicht austauschbar sind.
Brandschutz und GPM
Die Entwicklung des Brandschutzingenieurwesens im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert etablierte GPM als eine kritische Einheit. Der National Board of Fire Underwriters (Vorgänger der NFPA) entwickelte Standards, die Mindestwasserflussraten in GPM für Sprinklersysteme, Hydranten und Anschlüsse der Feuerwehr festlegten. Diese Standards, die erstmals in den frühen 1900er Jahren veröffentlicht wurden, wurden zur Grundlage für die im gesamten Vereinigten Staaten verwendeten Brandschutzcodes.
Sanitärcodes und Standards
Die US-Sanitärindustrie standardisierte GPM für Durchflussraten von Armaturen, Rohrdimensionierung und Wasserversorgungsdesign. Der Uniform Plumbing Code und der International Plumbing Code legen maximale Durchflussraten für Armaturen in GPM fest: 2,5 GPM für Duschköpfe (1992 durch Bundesgesetz auf 2,0 GPM reduziert), 2,2 GPM für Wasserhähne und 1,6 Gallonen pro Spülung für Toiletten.
Ära der Wassereinsparung
Das Energy Policy Act von 1992 legte bundesstaatliche maximale Durchflussraten für Sanitärarmaturen in GPM fest, wodurch GPM erstmals eine haushaltsrelevante Einheit wurde. Das WaterSense-Programm (EPA, 2006) reduzierte die empfohlenen Durchflussraten weiter, und viele Bundesstaaten haben noch strengere GPM-Grenzen eingeführt. Dieser regulatorische Rahmen hat GPM zu einer gängigen Spezifikation für jeden Duschkopf, Wasserhahn und jede Toilette gemacht, die in den Vereinigten Staaten verkauft werden.
Aktuelle Verwendung
Sanitär und Wasserversorgung
Jede Sanitärarmatur und jedes Gerät in den Vereinigten Staaten hat eine GPM-Bewertung. Bundesrecht beschränkt Duschköpfe auf 2,0 GPM (einige Bundesstaaten auf 1,8 GPM), Waschbeckenarmaturen auf 2,2 GPM und Küchenarmaturen auf 2,2 GPM. Geschirrspüler verwenden etwa 3–6 Gallonen pro Zyklus, und Waschmaschinen verwenden 15–30 Gallonen pro Ladung.
Brandschutz
NFPA-Standards legen die Durchflussraten für den Brandschutz in GPM fest. Ein privates Sprinklersystem benötigt etwa 13–26 GPM pro aktivem Sprinkler. Kommerzielle Sprinklersysteme können je nach Gefahrenklassifizierung 250–1.500+ GPM benötigen. Feuerhydranten liefern 500–2.000 GPM, und Feuerwehrpumpfahrzeuge können 750–2.000 GPM liefern.
Brunnenwasser und Bewässerung
Die Produktion von Brunnenwasser wird in GPM bewertet. Ein typischer Wohnbrunnen produziert 3–10 GPM, was für ein Einfamilienhaus ausreichend ist. Ein Brunnen, der weniger als 1 GPM produziert, benötigt möglicherweise einen Wassertank. Landwirtschaftliche Bewässerungsbrunnen können 200–2.000+ GPM produzieren.
Industrielle Pumpen
Industrielle Pumpenkataloge in den USA geben die Pumpenkapazität in GPM an. Kleine Zentrifugalpumpen bewältigen 10–100 GPM, mittlere Pumpen 100–1.000 GPM und große Pumpen 1.000–100.000+ GPM. Pumpenleistungsdiagramme zeigen GPM gegen Hubhöhe (Fuß oder PSI) und Effizienz.
Everyday Use
Badezimmer und Küche
Jeder Duschkopf und Wasserhahn, der in den USA verkauft wird, zeigt seine Durchflussrate in GPM an. Ein WaterSense-zertifizierter Duschkopf liefert nicht mehr als 2,0 GPM und spart im Vergleich zu älteren Modellen mit 2,5 GPM etwa 2.700 Gallonen pro Jahr. Strahlregler für Wasserhähne reduzieren den Durchfluss auf 1,0–1,5 GPM, ohne die Benutzerfreundlichkeit merklich zu beeinträchtigen.
Garten und Rasen
Die Durchflussraten von Gartenschläuchen liegen typischerweise bei 5–10 GPM, abhängig vom Schlauchdurchmesser und dem Wasserdruck. Sprinklerköpfe für die Rasenbewässerung liefern jeweils 1–5 GPM. Das Verständnis von GPM hilft Gärtnern, die Bewässerungszeit zu berechnen: Um 1 Zoll Wasser über 1.000 Quadratfuß zu liefern, sind etwa 623 Gallonen erforderlich, was bei 10 GPM etwa 62 Minuten dauert.
Pool und Spa
Schwimmbadpumpen werden in GPM bewertet, typischerweise 40–80 GPM für Wohnpools. Die Pumpe muss das gesamte Poolvolumen in 6–8 Stunden zirkulieren, um die Wasserqualität aufrechtzuerhalten. Ein 20.000-Gallonen-Pool mit einer 60 GPM-Pumpe vollendet einen vollständigen Umlauf in etwa 5,5 Stunden.
Hochdruckreiniger
Verbraucherhochdruckreiniger liefern 1,5–4 GPM bei Drücken von 1.500–4.000 PSI. Die Reinigungswirkung hängt sowohl vom Druck als auch vom Durchfluss ab: GPM bestimmt, wie schnell die Oberfläche abgespült wird, während PSI bestimmt, wie kraftvoll der Schmutz entfernt wird.
Interesting Facts
The US federal government mandated that all new showerheads sold after 1994 must not exceed 2.5 GPM (later reduced to 2.0 GPM in many states). Before this regulation, showerheads commonly delivered 5–8 GPM, and some luxury models exceeded 10 GPM.
Firefighting operations at a major structure fire can use 5,000–20,000 GPM of water. The devastating 1906 San Francisco earthquake and fire revealed that the city's water system could not deliver enough GPM to fight the resulting fires, leading to three days of uncontrolled burning.
The Hoover Dam's hydroelectric turbines process about 2.1 million GPM (about 133 m³/s) of Colorado River water at full capacity, generating 2,080 megawatts of electricity.
A running toilet can waste 1–5 GPM continuously, adding $200–$1,000 to an annual water bill. The EPA estimates that household leaks waste nearly 1 trillion gallons per year in the US — about 3,800 GPM per household on average.
The largest fire pump ever built can deliver over 40,000 GPM and is used for petrochemical plant fire protection. At this flow rate, it could fill an Olympic swimming pool in less than 10 minutes.
American water utility infrastructure delivers approximately 42 billion gallons per day nationwide, equivalent to about 29 million GPM — serving 330 million people with drinking water, industrial supply, and fire protection.
Conversion Table
| Unit | Value | |
|---|---|---|
| Liter per Minute (L/min) | 3,785 | GPM → L/min |
| Liter per Second (L/s) | 0,06309 | GPM → L/s |
| Liter per Hour (L/h) | 227,1 | GPM → L/h |
| Cubic Meter per Hour (m³/h) | 0,2271 | GPM → m³/h |
| Cubic Meter per Second (m³/s) | 0,000063 | GPM → m³/s |