Infotexte

Ausführungsfehler bei Brunnen und ihre Folgen:

Ein zu kleiner Bohrdurchmesser
Ein zu klein gewählter Durchmesser bei Bohrung und oder Ausbau kann die Ursache für zu geringen Wasserandrang und oder Sandführung im Brunnenwasser sein. So können bei der Schüttung der Filterkiese keine Einfüllrohre verwendet werden, wodurch das Bohrloch nicht fachgerecht mit Filterkies ausgebaut werden kann. Auch die technische Funktion der Kiesschüttung, nämlich der Filterung des geförderten Wassers und Zurückhaltung von Sandpartikeln kann so nicht erfüllt werden. Die Folge kann die Förderung von Sand, die sogenannte Sandförderung sein. Die Sandkörner sorgen für einen enormen Verschleiß der Pumpenlaufrädern, der Steigleitung, am Brunnenausbau und für leckende Hähne, Muffen, Schwimmer usw. Zusätzlich kann der Brunnen verlanden und die Filterstrecke verstopfen.
Wenn sich der Wasserstand durch Veränderung der Niederschläge oder Grundwasserabsenkungsmaßnahmen in der Umgebung etwas verändert oder sich die ggf. eingesetzte Vakuumsaugpumpe in zu großem Abstand zum Brunnen befindet, lässt sich der Brunnen durch nicht ausreichender Wasserhöhe und-menge nicht mehr nutzen. In solchen Fällen wäre eine Unterwassermotorpumpe die günstigste Lösung. Doch in einem 80 mm oder 100 mm Brunnenrohr mit kann nachträglich oft keine Unterwassermotorpumpe mit ausreichender Fördermenge eingebaut werden. Es gibt 2“ Pumpen 2,5“ Pumpen und 3“ Pumpen, aber die Fördermengen reichen dabei nur von etwa 1 m³/h bis 3 m³/h. Mit einem größeren Bohr- und Ausbaudurchmesser ersparen Sie sich diese Enttäuschung. Alldings sind die Bohrkosten höher!

Ein zu flacher Brunnen
Ein zu flacher Brunnen weist häufig eine schlechtere und stark schwankende Qualität des geförderten Wassers auf. Dadurch ist oft zusätzliche Aufbereitung/Reinigung erforderlich. Das oberflächennahe Grundwasser ist selten aerob (sauerstofffrei). Durch erhöhten Sauerstoffanteil im Grundwasser oxidieren gelöstes Eisen und Mangan bereits im Filterkies, an den Filterschlitzen, dem Pumpeneinlauf sowie in der Steigleitung, wodurch diese binnen kurzer Zeit zuwachsen und die Förderleistung bis zum Totalversagen abnimmt. Die Ablaufleitung des Brunnenwassers wird meistens unterirdisch verlegt und ist dadurch schwer zu reinigen oder nur aufwendig auszutauschen.

Ein zu flacher Brunnen weist auch durch den Einfluss von Niederschlägen häufig eine schlechtere Wasserqualität auf. So kann Ihr Brunnenwasser einen hohen Nitratgehalt aufweisen. Das kann für Ihren Betrieb, ohne dass Sie es bemerken, eine Gefahr darstellen. Auch diese Enttäuschung können Sie sich ersparen.

Die globale Klimaerwärmung mit immer länger andauernden niederschlagsfreien Zeiträumen, also Dürreperioden, hat vielen Brunnen im Bestand große Probleme bereitet. Schachtbrunnen sind dabei schon viele trocken gefallen, weil diese oft nur an der Grundwasseroberfläche „kratzen“. Auch viele kleine Beregnungsbrunnen für Gartenbrunnen dringen oft nicht tief genug in die oberste Grundwasserschicht ein und sind dann bei fallenden Grundwasserspiegeln betroffen.

Tiefe Brunnen mit großzügig bemessenem Durchmesser
Deshalb entscheiden Sie sich für einen ausreichend tiefen Brunnen mit richtig bemessenem Durchmesser und an die geologischen und hydrologische Verhältnisse angepasste Tiefenlage der Filterstrecke! Auch Schlitzweite und Kiesschüttung müssen an die Sieblinie und die Durchlässigkeit des angrenzenden Gebirges angepasst sein.

Das Ziel muss sein, hochwertige Brunnen mit langer Lebensdauer herzustellen.
Dementsprechend ist eine gute Vorplanung durch einen geologisch und hydrologisch erfahrenen Fachmann unerlässlich. Dieser sollte auch die Erstellung des Brunnen als neutraler Fachmann begleiten. Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser!

Einen wasserführenden Horizont zu erbohren, ist keine große Kunst. Ein Grundwasserstockwerk mit ausreichendem Wasserdurchlässigkeitsbeiwert und Wasserandrang sowie Wasser einer ausreichenden Qualität zu erschließen, ist dagegen sehr aufwendig. Die Aufgabe des Bohrmeisters ist die kontinuierliche Beprobung des Bohrgutes um einen guten Gebirgsschichtenaufschluss zu erhalten. Die Bohrproben sollten durch Siebung analysiert werden um die Sieblinie zu ermitteln. Dies ist wichtig um den Filterkies und die Schlitzung richtig dimensionieren zu können. Bei Spülbohrung ist im Bedarfsfall die Analyse mit Bohrlochgeophysik zu ergänzen um eine gute Schichtkorrelation zu erhalten und die wasserführenden Schichten von Wasserstauern abzugrenzen.

Wichtig ist in diesem Fall auch eine Wasseranalyse bezüglich Eisen und Mangan welche bei zu großen Anteilen im Wasser zu beschleunigter Brunnenalterung im Betrieb führen können

Es gilt aber immer auch das Bauherren Risiko:
Bohrungen mit größeren Durchmessern bis in größere Tiefen sind technisch aufwendig und kompliziert. Es können die sowieso Kosten entstehen die der Auftragnehmer ggf. nicht zu vertreten hat. Für den Anbieter besteht das Risiko:

  1. nicht genügend Wasser zu finden;
  2. nicht die gewünschte Wasserqualität angetroffen wird;
  3. die Bohrausrüstung beim Einsturz eines tiefen Bohrlochs verloren gehen kann;
  4. die Bohrmaschine nicht den erforderlichen Durchmesser bis in die erforderliche Tiefe bohren kann.

Der Brunnenbohrer muss auf ausreichend dimensionierte Bohrgeräte und Zusatzausrüstung zurückgreifen können, die für das entsprechende Gelände und die Bohraufgabe geeignet sind. Wenn nötig, muss ggf. noch tiefer gebohrt werden können!

Kein Absenken des Bodens am Brunnenstandort.
Mancher Brunnenbetreiber klagt über das, was nach dem Bohren am Bohrstandort vorfinden wird: Eine Spülgrube mit viel Bohrsediment ist die Hinterlassenschaft vieler Anbieter sowie ein Gelände, auf dem sich der Boden später immer wieder absenkt. Dies lässt sich nur mit sorgfältiger Bauweise sowie geeigneter Aufbereitungstechnik unterbinden.

Grundsätzlich muss der Qualitätsgedanke muss beim Unternehmer aber auch beim Kunden vorhanden sein. Qualität kostet Geld!

Betriebsüberwachung Brunnenmonitoring

Brunnen unterliegen mit zunehmendem Betriebsalter Leistungsminderungen.

Diese werden überwiegend hervorgerufen durch Verockerungen oder Versinterungen in den Brunnenrohren, Filterschlitzen und Kiesfiltern sowie im angrenzenden Locker- oder Festgestein.

Bei der so genannten Verockerung werden infolge biologisch induzierter Prozesse, chemische Ausfällungen als Eisen- und Manganoxide gebildet, die die Filterstrecken der Brunnen dauerhaft verschließen können. Je länger die anfänglichen weichen Ablagerungen im Brunnen verbleiben, werden daraus steinähnliche Inkrustierungen (z.B.Geotit) welche sich mechanisch nicht mehr und chemisch nur noch bedingt gelöst werden können. Die Ausfällungen entstehen z.B. wenn reduzierte, eisen- oder manganreiche Tiefenwässer mit sauerstoffreichen Oberflächenwässern zusammentreffen. Die Versinterung kommt vor allem in Brunnen vor, die kalkhaltige Grundwasserleiter erschließen. Außer diesen Belagbildungen gibt es noch Versandungen, Verschleimungen und Aluminiumausfällungen.

Diese Ablagerungen finden sich natürlich auch an der Brunnenpumpe, insbesondere am Pumpeneinlauf und in der Pumpenhydraulik, sowie in der Steigleitung und im Rohrsystem.

Eine Leistungsminderung sollte frühzeitig erkannt werden, wenn die Ablagerungen im Porenraum oder den Filterschlitzen und den Leitungen noch leicht entfernt werden können. Durch regelmäßige Kontrollen der Ruhe- und Betriebswasserspiegel kann eine sukzessive Verschlechterung der hydraulischen Anbindung an den Grundwasserleiter erkannt werden.

1. Zweck der Betriebsüberwachung

Die Überwachung soll es ermöglichen, frühzeitig Veränderungen bei den Brunnen und den Förderpumpen zu erkennen um zeitnah auf solche Veränderungen reagieren zu können. Nach einem Leistungsverlust von 10 % sollten Brunnen regeneriert werden um Vererzungen der Verockerungen zu vermeiden. Bei rechtzeitig durchgeführten Reinigungs- und Regenerierarbeiten an den Brunnen und evtl. Reparaturarbeiten an den Brunnenpumpen, können der zu betreibende Aufwand noch relativ klein und die dafür entstehenden Kosten niedrig gehalten werden.

a) Für die Überwachung der Brunnen sind der Förderstrom und das Verhalten des Wasserspiegels die wichtigsten Kriterien. Um frühzeitig Aufschlüsse über mögliche Alterungserscheinungen und dadurch entstehende Leistungsminderungen zu erhalten, ist es von besonderer Bedeutung den Grundwasserspiegel im inneren der Brunnenfilter- und Vollrohre sowie am äußeren Rand der Kiesschüttung (im Peilfilter = Widerstandsfilter) zu erfassen. Aus der Differenz der beiden Wasserspiegel können Rückschlüsse über den

Eintrittswiderstand der Brunnen gezogen und Alterungserscheinungen rechtzeitig erkannt werden. Zudem sollten die Wasserspiegel in benachbarten Grundwassermessstellen erfasst werden.

b) Überwachung der Brunnenpumpen und Wasserzähler:

Die Kontrolle der Stromaufnahme der Brunnenpumpen ermöglicht das rechtzeitige Erkennen von Störungen. Die Brunnenwasserzähler sollten regelmäßig auf einen einwandfreien Betriebszustand kontrolliert werden. Es sollte besonders darauf geachtet werden, dass sich keine, die Messungen beeinflussenden Inkrustationen gebildet haben.

2. Messvorrichtungen an Brunnen

Messvorrichtungen an Brunnen dienen der Erfassung von Wasserspiegellagen und der Erfassung der geförderten Wassermengen. Messungen der Wasserstände an Brunnen dienen der Feststellung der Ruhewasserstände und der Absenkung des Wasserspiegels bei der Entnahme. Für die Messungen stehen heute zahlreiche Geräte zur Verfügung. Das Spektrum reicht von einfachen Kabellichtloten, die von Hand in den Brunnen abgelassen werden, bis zu Datenloggern mit digitaler Aufzeichnung.

a) Kabellichtlot

Bei Kabellichtloten beinhaltet der am Ende des Kabels befindliche Lotkörper eine Tauchelektrode. Wenn die Tauchelektrode den Wasserspiegel erreicht leuchtet eine Signallampe an der Kabeltrommel auf. Manche Ausführungen geben zusätzlich noch einen Signalton ab.

b) Datenlogger (Drucksonde)

Drucksonden arbeiten nach dem Prinzip der Umwandlung eines hydrostatischen Drucks in Strom. Der elektrische Ausgang der Sonde erlaubt den Anschluss von Anzeige- und Schreibgeräten sowie Reglern und Grenzwertschaltern. Bei Unterschreiten eines festgelegten tiefsten Wasserspiegels erfolgt die Abschaltung der Brunnenpumpe und die Ausgabe eines Alarms. Die Sonden können auch für die Messung zusätzlicher Parameter wie etwa Temperatur, Leitfähigkeit ausgestattet werden.

c) Trockenlaufschutz

Ein Trockenlaufschutz hat die Aufgabe die Brunnenpumpe beim Absinken des Wasserspiegels über ein vorgegebenes Maß abzuschalten, um ein Trockenlaufen und damit Überhitzen des Motors zu verhindern. Bei den beiden Förderbrunnen sind die entsprechenden

Sonden vorhanden, jedoch nicht eingebaut.

Empfehlung: um eine kontinuierliche Überwachung der Brunnen- und Pumpenanlagen zu gewährleisten, sollte ein Mitarbeiter sowie ein Stellvertreter für diese Aufgaben benannt werden. Der Aufgabenbereich sollte die Durchführung der Messungen, die Erfassung und Aufzeichnung der gewonnenen Daten, sowie die Kontrolle der Pumpen, Wasserzähler und sonstiger elektrischer Einrichtungen umfassen.

Die gewonnenen Daten können in einem „Brunnenbuch“ tabellarisch erfasst werden. Um den Personaleinsatz möglichst gering zu halten und eine kontinuierliche Erfassung der Messwerte zu erhalten, ist der Einbau von Datenloggern sowohl in die Förder- als auch in die Sickerbrunnen zu empfehlen.

Bei einem Einsatz von Datenloggern kann die Erfassung bzw. Übertragung der Messwerte auf unterschiedliche Weise erfolgen.

So gibt es einmal die Möglichkeit die Sonden vor Ort mit Handgeräten oder Computer (Notebook; Laptop) auszulesen. Hierzu muss allerdings ein Mitarbeiter jedes mal in die Brunnenstuben einsteigen und die Sonden mit dem Auslesegerät verbinden. Derartige Sonden sind mit einer Batterie und einem internen Speicher ausgestattet. Die Batterien haben eine Lebensdauer von mehreren Jahren. Die Speicherkapazität ist naturgemäß begrenzt und liegt bei ca. 17000 Messungen.

Eine andere Möglichkeit der Datenübertragung bieten Sonden, die ein elektrisches Signal aussenden (i.d.R. 5 bis 20 mA). Bei Verwendung solcher Sonden muss vorab geklärt werden, wie die Stromversorgung der Sonden (i.d.R. = 6 bis 36 V) hergestellt werden kann und wo die Daten erfasst und angezeigt werden sollen (Messwarte; Leittechnik). Für den Betrieb müssen entsprechend geeignete Kabel zu den einzelnen Brunnen verlegt werden.

Eine dritte Möglichkeit bieten Sonden mit einer Funkübertragung der Daten. Bei der Wahl solcher Sonden sollte mit dem Hersteller vorab geklärt werden, ob der Funkverkehr tatsächlich störungsfrei möglich ist.

Die Anzeigeeinrichtung sollte auf jeden Fall mit einer Alarmfunktion ausgestattet werden, die beim Überschreiten einer zuvor festgelegten Absenkung des Wasserspiegels bei den Förderbrunnen bzw. Überschreiten des Wasserspiegels bei den Sickerbrunnen ausgelöst wird.

Zur Kontrolle des Eintrittswiderstandes können etwa alle 1 bis 2 Monate durch einen Mitarbeiter Messungen mit einem Lichtlot in den Peilrohren durchgeführt und die Daten aufgezeichnet werden. Um den Vergleich zwischen der Messung im Brunnen und dem Peilrohr zu vereinfachen, sollten die Messerwerte auf die gleiche Höhenlage bezogen Außerdem sollten die Wasserspiegel in den beiden Grundwassermessstellen regelmäßig erfasst werden. Hier sollte vorab geklärt werden, ob diese Messungen mit einem Kabellichtlot oder ebenfalls über Drucksonden erfolgen soll.

3. Überwachung der Pumpen und Wasserzähler

Eine gleichbleibende Stromaufnahme der Pumpen bei gleicher Förderhöhe und Fördermenge zeigt eine gleichbleibende Leistung der Pumpen an.

Dies ermöglicht auch Rückschlüsse auf das einwandfreie Anzeigen der Durchflussmengen an den Wasserzählern. Für die rechtzeitige Erkennung von Störungen ist die Kontrolle der Stromaufnahme der Pumpen unerlässlich.

Empfehlung:

Wenn die Pumpen im Automatikbetrieb über die Frequenzumrichter (FU) betrieben werden, sollte an den FU’s auch die Stromaufnahme ablesbar sein. Es sollte geprüft werden, ob die Möglichkeit besteht, die Daten der FU’s an eine zentrale Erfassungsstelle (Messwarte, Leitstelle) zu übertragen.

Moderne Magnetisch-Induktive Wasserzähler (MID’s) bieten i.d.R. ebenfalls die Möglichkeit die Daten über eine entsprechende Schnittstelle an eine Messwarte oder Leitstelle zu übermitteln.

Falls eine Datenübertragung nicht möglich ist, müssten die Werte in regelmäßigen Abständen vor Ort erfasst und notiert werden.

Die gemessenen Werte sollten ebenfalls in dem „Brunnenbuch“ tabellarisch erfasst Der vorhandene Trockenlaufschutz sollte unbedingt eingebaut werden, um die Pumpen vor Beschädigung bzw. Totalausfall zu schützen.

Checkliste für Brunnen und Pumpen

Damit die Wasserförderung aus dem Brunnen garantiert ist sollten vor Inbetriebnahme Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden. Dann ist der Brunnen bei Beginn der Fördersaison einsatzbereit.

Hier sind die 10 wichtigsten Tipps vom BPK Brunnen- und Pumpen Service für den Brunnencheck.

  1. Messung des elektrischen Wiederstandes des Motorkabels.
    Die Regelmäßige Überprüfung des Motors der Unterwasserpumpe durch Messung des Elektrischen Widerstandes ist wichtig um frühzeitig Veränderungen feststellen zu können und so einem Kurzschluss zuvor zu kommen.
  2. Messung der Förderleistung und des Absenkspiegels:
    Die Regelmäßige Überprüfung des Absenkspiegels im Pumpbetrieb gibt bei zunehmender Absenkung bei gleicher Förderleistung einen Hinweis auf eine zunehmende Brunnenalterung. Ab 10 % Leistungsrückgang sollte der Brunnen regeneriert werden um den Brunnen nicht nachhaltig zu beschädigen.
  3. Messung des Sandgehaltes:
    Eine Sandmessung gibt einen Hinweis auf fortschreitende Brunnenalterung. Die Sandförderung verstopft den Brunnen, verschleißt die Brunnenpumpe und ggf. die Steigleitung. Zusätzlich kann der Brunnen verlanden. Auch ggf. nachgeschaltete Wasserkessel und Wasserfilter werden verstopft.
  4. Überprüfung der Pumpe auf Ablagerungen:
    Wenn die Unterwasserpumpe ausgebaut ist kann anhand der Ablagerungen an der Pumpe und der Steigleitung auf den Alterungszustand des Brunnen geschlossen werden.  Stark reduzierte Einlauföffnungen der Brunnenpumpe können die Leistung der Pumpe Reduzieren und zum Totalausfall der Pumpe führen. Die Pumpe muss vor Einbau von außen und innen gereinigt werden. Der Motor muss elektrisch geprüft werden, bei zu hohen Widerstandswerten sollte der Motor getauscht werde.
  1. Inspektion des Brunnen mit Kamera auf Brunnenalterung:
    Mit einer Brunnenkamera kann der Brunnen von innen in Augenschein genommen werden. Dabei können Beschädigungen, Ablagerung, Verstopfungsgrad der Filterschlitze und die Verlandung des Brunnen erkannt werden. Wenn bei der TV Befahrung gleichzeitig gepumpt wird, kann auch ggf. erkannt werden wo eine Sandführung stattfindet.
  2. Säubern des Brunnenboden:
    Ablagerungen auf dem Brunnenboden müssen entfernt werden, vor allem wenn sie schon bis in die Filterstrecke reichen. Wenn ein Brunnen viele Ablagerungen auf dem Brunnenboden hat, kann das ein Hinweis auf zunehmende Brunnenalterung sein.
  3. Regenerierung des Brunnen durch Spülung:
    Nach 10% Leistungsverlust sollte die Regenerierung eines Brunnen begonnen werden, spätestens nach 20%, denn die Brunnenalterung nimmt erfahrungsgemäß exponentiell zu. Wenn die Brunnen ausreichend bemessen sind, können sie mit speziellen Verfahren zur Reaktivierung der Förderleistung gesteigert werden.
    Eine hydromechanische Reinigung kann folgendermaßen durchgeführt werden:
    Durch den Einsatz einer Hochdruckinnenspülung bei gleichzeitigem Abpumpen, werden die Filterschlitze im Brunnen effektiv gereinigt und Ablagerungen entfernt. Eine zusätzliche und noch effektivere Regenerierarbeit im Brunnen erfolgt mittels Hochleistungsentsandung HLE durch abschnittweises Abpumpen aus abgepackerten Bereichen bei gleichzeitigem Eintrag von Druckimpulsen. Dadurch können Materialbrücken im Kiesfilter und im Locker- und oder Festgestein aufgebrochen werden und abgefördert werden. Dieser Prozess wird durch eine kontinuierliche Sandmessung begleitet, wodurch der Regeneriererfolg sehr gut nachgewiesen werden kann. Abschließend wird der Brunnenboden ausgesaugt.
    Grundsätzlich sind mechanische Reinigungsverfahren den chemischen immer vorzuziehen, nur wenn es nicht anders geht kommt Chemie zum Einsatz!
  4. Reinigung der Steigleitung:
    Vor Einbau der Steigleitung sollten Ablagerungen durch Reinigung der Leitung entfernt werden um den Reibungswiderstand zu reduzieren und eine zukünftige Verstopfung zu vermeiden.
  5. Leistungsmessung des Brunnens:
    Die Regelmäßige Überprüfung der Förderleistung gibt bei zunehmender Absenkung bei gleicher oder sogar abnehmender Förderleistung einen Hinweis auf eine zunehmende Brunnenalterung. Ab 10 % Leistungsrückgang sollte der Brunnen regeneriert werden um den Brunnen nicht nachhaltig zu beschädigen. Auch sollte die Ergiebigkeit des Brunnens ermittelt werden, damit die maximale Förderleistung bekannt ist.
  6. Überprüfung der Verbrauchsmengen:
    Wichtig ist die Ermittlung der benötigten Wassermenge. Sie sollte nicht größer sein als die Ergiebigkeit des Brunnen, sonst droht vorzeitige Brunnenalterung durch Überbeanspruchung. Wenn mehr Wasser benötigt wird muss ein zusätzlicher Brunnen gebohrt werden.

Hier ist noch ein nützlicher Link zum Bundesumweltamt für private Brunnenbesitzer: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf

Inspektion, Wartung, Reinigung, Regenerierung und Optimierung von Heizungsanlagen mit Wasser-Wasser Anlagen, Brunnen mit Wärmepumpe

Die Aufrechterhaltung der Energieeffizienz und der Funktionssicherheit, sowie die Werterhaltung des Investitionsgutes Wärmepumpe, einer Heizungsanlage erfordert auch unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes regelmäßige Kontrollen.

In der Heizungsanlage sind funktionsrelevante Komponenten, wie z.B. der Brunnen, mit zeitlich beschränkter Lebensdauer eingebaut. Ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb der Anlage ist nur bei ordnungsgemäßer Wartung sichergestellt. In modernen Heizungsanlagen mit Wärmepumpe können aufgrund der technischen Gegebenheiten die Kontrollmaßnahmen von Inspektion und Wartung zusammengefasst werden.

Wichtig ist bei Wärmepumpenanlagen mit Brunnenbetrieb die kontinuierliche Überwachung der Brunnenanlage durch Brunnenmonitoring. Nur so lassen sich frühzeitig leistungsmindernde Alterungserscheinungen erkennen. Nach 10 % Leistungsverlust sollte ein Brunnen Regeneriert werden um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

Weil der Brunnen aber versteckt im Boden liegt wird er schnell vergessen oder übersehen! Er ist als einziges Bauteil der Wärmepumpe normal nicht sichtbar. Während alle anderen Bauteile bei Wartungsarbeiten direkt in Augenschein genommen werden können und bei Bedarf direkt geöffnet und bearbeitet werden können, ist die Inspektion und Bearbeitung der Brunnen mit enormem Aufwand verbunden. Um den Brunnen zugänglich zu machen, müssen in der Regel alle Rohranschlüsse abmontiert, der Brunnenkopf abgeschraubt sowie die Förder- oder Infiltrationsleitungen und Unterwassermotorpumpen sowie ggf. eingehängte Sonden ausgebaut werden. Wenn die Brunnen dann noch in Kellern oder Tiefgaragen liegen, sind die Montagemaßnahmen noch aufwendiger als bei frei im Gelände über Tage liegenden Brunnen. Mache Betreiber scheuen daher im Betrieb wegen des hohen Aufwandes die direkte Inspektion des Brunnens. Dies kann sich dann fatal auf die Funktionstüchtigkeit sowie die Lebensdauer des Brunnens und damit der Wärmepumpe auswirken.

Wärmepumpen unterliegen, abhängig vom verwendeten Kältemittel, besonderen Vorschriften, z. B. der Chemikalien-Klimaschutzverordnung (ChemKlimachutzV). Hierausresultieren zusätzliche Vorgaben für die Inspektion und Wartung.

Die Energieeinsparverordnung EnEV, basierend auf der EU-Richtlinie 2010/31/EU (EPBD– Energy Performance of Buildings Directive – Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden), verpflichtet den Betreiber zur regelmäßigen Überprüfung von haustechnischen Anlagen. Ziel ist die langfristige Aufrechterhaltung der energetischen Qualität der Anlage.

Dies kann durch eine fachgerechte Optimierung erfolgen.

Empfehlung

BDH/BWP empfehlen zur Aufrechterhaltung der energetischen Qualität und der Funktionssicherheit eine regelmäßige Inspektion / Wartung / Reinigung / Regenerierung durch ein Fachunternehmen durchführen zu lassen. Der Inspektions- und Wartungsumfang richtet sich nach der Art der Geräte, den Komponenten der Anlage, den Umgebungseinflüssen, den Benutzergewohnheiten sowie den Angaben des Herstellers.

Der Austausch von Verschleiß- und Ersatzteilen kann im Rahmen der Wartung oder eines Optimierungsauftrages erfolgen.

Die Möglichkeit der Fernüberwachung einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe kann Inspektionsintervalle, Wartungsarbeiten und Optimierungsmaßnahmen sinnvoll unterstützen.

Checkliste zur Inspektion/Wartung von Heizungsanlagen mit Wärmepumpe

Die Wartung und Inspektion von Heizungsanlagen mit Wärmepumpe lässt sich in zwei Bereiche aufteilen. Einen allgemeinen Teil mit Wartungs- und Überprüfungsarbeiten und einen spezifischen Teil, der nur die Wärmepumpe betrifft.

Im allgemeinen Teil werden die Gerätekomponenten auf Beschädigungen und Verschmutzung, sowie die Befestigungen überprüft und alle wasserführenden Teile auf Leckagen untersucht. Hinzu kommen die Reinigung der Heizkreisfilter und die Überprüfung von Ausdehnungsgefäßen, Sicherheitsventilen und Umwälzpumpen.

Um eine möglichst gute Effizienz der Wärmepumpe zu gewährleisten, ist die korrekte Regler-Einstellung entscheidend; das Auslesen des Fehlerspeichers und der Betriebsdaten gibt Hinweise auf mögliche Probleme.

Ein wichtiges Indiz für Kältemittelleckagen sind Ölspuren. Auf diese sollte man bei der Wartung ganz besonders achten. Unterliegt die Wärmepumpe mit ihrer Kältemittelfüllmenge der Chemikalien-Klimaschutzverordnung, so bietet sich im Rahmen der Wartung gleichzeitig die Dichtheitsprüfung des Kältekreises in den gesetzlich vorgeschriebenen Intervallen an.

Die weiteren, spezifischen Wartungs- und Inspektionsarbeiten an der Wärmepumpe unterscheiden sich in Abhängigkeit vom Gerätetyp:

  • Bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen kann eine sich ändernde Wasserqualität schnell zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Wärmepumpe führen. Erkennbar ist dies z.B. an braunen und schlammigen Ablagerungen in den Filtern (Verockerung, Versandung, Korrosion, mechanische Defekte). Dann empfiehlt sich ggf. die Aufrüstung der Anlage mit einer Systemtrennung.
    Wichtig ist die kontinuierliche Beobachtung der Ruhe- und Betriebswasserspiegel im Brunnenbetrieb. Grundwasserspiegel unterliegen Schwankungen, je nach örtlicher Hydrologie, Niederschlagsmenge und Jahreszeit können erhebliche Veränderungen der Wasserspiegelhöhen auftreten, welche Auswirkungen auf die Wasserchemie und auf den Wasserandrang haben können. Beschleunigte Brunnenalterung und Leistungsverlust der Brunnen können daraus resultieren. Sowohl die Brunnensteuerung sowie das Instandhaltungsmanagement müssen diesen anlagenspezifischen Rahmenbedingungen Rechnung tragen.
  • Elektrische Überprüfung des Unterwassermotors der Brunnenpumpe und des Motorkabels gemäß VDE 0701-0702:
    Elektrische Prüfung vor Einbau und während des Einbaus sowie im Einbauzustand der Pumpe
    – Isolationswiderstand öfter nachmessen, Mindestwert 2 M Ohm nicht unterschreiten.
    – Wicklungswiderstand prüfen (nur bei erneutem Einsatz gebrauchter Motore). Bei 3~ Motore zwischen allen 3 Motoranschlüssen messen. Werte müssen annähernd gleich sein.
    – Bei 1~ Motore 0,37 – 1,1 kW, Widerstand zwischen den Anschlüssen braun-blau messen.
    – Bei 1~ Motore 1,5 – 2,2 kW, Widerstand zwischen den Anschlüssen blau-braun (Hauptphase) und zwischen schwarz-braun (Hilfsphase) messen.
    Das Unterwasserkabel ist schonend zu behandeln. Vor Schlag und starkem Druck schützen, nicht auf Zug beanspruchen, nicht knicken, nicht über scharfe Kanten ziehen. Das Kabelende muß vor Feuchtigkeit geschützt werden.

Den Abschluss der Wartungs- und Überprüfungsarbeiten bildet die VDE-Prüfung nach VDE 0701-0702. Diese Prüfung darf nur von einer ‚Elektrofachkraft‘ bzw. einer ‚Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten‘ vorgenommen werden und umfasst u. a.:

  • Messung Schutzleiterwiderstand
  • Messung Isolationswiderstand
  • Messung Ableitstrom (Schutzleiterstrom und/oder Berührungsstrom)
  • Sichtprüfung
  • Schutzkleinspannung
  • Empfohlen wird das Prüfen und Nachziehen der Anschlussklemmen
  • Messung der

Weitere Überprüfungen nach Herstellerangaben.

Nach Abschluss aller Arbeiten wird die Wartung dokumentiert und mit Datumsangabe am Gerät kenntlich gemacht.

Allgemein auszuführende Wartungs- und Überprüfungsarbeiten

  1. Sichtprüfung der Gerätekomponenten

(Wärmepumpe, Pufferspeicher, Warmwasserbereiter, Pumpen und Ventile)

  • Beschädigungen
  • Korrosion
  • Verschmutzung
  • Befestigung
  • Leckagen
  • Ölaustritt und Ölspuren
  1. Kältekreis auf Dichtheit überprüfen gemäß Anforderungen der Chemikalien-Klimaschutzverordnung (siehe Umgang mit Kältemittel bei der Wartung und Inspektion)
  2. Funktionsprüfung der Hydraulikkomponenten (z. B. Pumpen, Mischer, Rückschlagklappen, Absperrventile)
  3. Heizkreis-Filter prüfen ggf. reinigen
  4. Systemdruck Heizungsanlage und Ausdehnungsgefäße prüfen
  5. Sicherheitsventile prüfen
  6. Regler Einstellungen prüfen, Betriebsdaten und Fehlerspeicher auslesen
  7. Prüfung der elektrischen Sicherheit nach VDE 0701-0702
  8. Funktionskontrolle der Anlage

Zusätzliche Wartungs- und Überprüfungsarbeiten bei Wasser-Wasser Wärmepumpen

  1. Sichtprüfung der Brunnen-Anlage auf Verockerung, Versandung, Verschleimungen & mechanische Defekte (Brunnenalterung) durch Kamerabefahrung & ggf. Geophysik, Leistungspumpversuch für die Ermittlung der aktuellen spezifischen Ergiebigkeit des Brunnens zur Beurteilung des Leistungsverlustes und damit des Alterungsgrades.
  2. Filterstrecke und Vollrohre reinigen durch Regenerierung, hydromechanisch / chemisch
  3. Zusätzliche Sicherheitseinrichtungen der W/W-Wärmepumpe überprüfen
  4. Funktionsprüfung des Fußventils (Rückschlagklappe) im Saugbrunnen
  5. Funktionsprüfung der Unterwasserpumpe
  6. Dämmung prüfen: Kondensat Anfall, Beschädigungen

Energetische Optimierung von Anlagen

Mit Beginn der planmäßigen Nutzung einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe ist eine energetische Optimierung zu empfehlen. Eine weitere Optimierung der Anlage ist sinnvoll nach dem 1. Nutzerjahr, insbesondere in Neubauten und umfangreich sanierten Bestandsgebäuden, sowie bei Nutzungsänderung.

Ziel der Optimierung ist eine möglichst niedrige Heizkurve mit geringen System Temperaturen und der damit verbundenen hohen Effizienz der Wärmepumpe. Dadurch wird das Abdrosseln der Heizkreise durch die Raumtemperaturregler vermieden.

Der hydraulische Abgleich der Anlage gewährleistet eine gleichmäßige Wärmeversorgung des Gebäudes. Er ist unbedingte Voraussetzung zur Systemoptimierung und muss dokumentiert werden.

Die Einstellung der Heizkurve erfolgt grundsätzlich bei offenen Raumtemperaturreglern auf Basis einer niedrig eingestellten Heizkurve. Die Voreinstellung sollte um mindestens 3 K (Flächenheizungen) bis 5 K (Radiatoren) unterhalb der Auslegung erfolgen. Die Systemtemperatur wird anschließend in kleinen Schritten angehoben, bis eine komfortable Einstellung erreicht ist. Idealerweise erfolgt dies durch den Nutzer nach der entsprechenden Unterweisung. Die damit verbundene, anfängliche Unterversorgung ist erwünscht, denn sie wird vom Nutzer eher bemerkt als eine Überwärmung der Räume.

Heizkurven werden herstellerspezifisch unterschiedlich dargestellt, verbreitet sind die beiden folgenden Einstellmöglichkeiten:

  • Steigung der Heizkurve oder Eingabe der Systemtemperatur (meist bei –20 °C Außentemperatur)
  • Parallelverschiebung der Heizkurve, auch als Angabe eines Raumtemperatur-Soll-wertes oder Eingabe einer minimalen Vorlauftemperatur (meist bei +20 °C Außen-temperatur)

Aufgrund der gerätespezifischen Parametrierung können hier nur einige, allgemeine Hinweise zur Anpassung der Heizkurve gegeben werden. Details sind den Herstellerunterlagen zu entnehmen:

  1. Beeinflussung der Heizkurve bei niedrigen Außentemperaturen (< –5 °C):
  • Korrektur der Systemtemperatur oder
  • Korrektur der Steigung
  1. Beeinflussung der Heizkurve bei höheren Außentemperaturen (> +5 °C):
  • Korrektur der minimalen Vorlauftemperatur oder
  • Korrektur der Parallelverschiebung (Anmerkung: hier ist ggf. eine gegenläufige Änderung der Steigung erforderlich, da die Parallelverschiebung die gesamte Heizkurve und damit auch die hohen Systemtemperaturen beeinflusst)
  1. Abschalttemperatur der Heizungsanlage, Sommerbetrieb: Zusätzlich muss die Heizgrenztemperatur eingestellt werden, oberhalb dieser Außentemperatur ist der Heizbetrieb blockiert. Sie liegt abhängig vom Dämmstandard des Gebäudes bei 12 °C bis 18 °C Außentemperatur.

In der Optimierungsphase ist eine Überheizung in Räumen mit großen Fensterflächen bei offenen Raumtemperaturreglern nicht zu vermeiden. Dieser Effekt wird nicht an der Heizkurve korrigiert. Wenn möglich sind die betroffenen Räume bei Bedarf durch geeigneten Sonnenschutz, z. B Markisen oder Jalousien, zu verschatten.

Gegebenenfalls erfordert die Optimierung der Heizkurve eine anschließende Feinjustierung des Wärmeverteilsystems.

Auf diese Vorgehensweise kann verzichtet werden, wenn Regelsysteme zur Anwendung kommen, bei denen die Vorlauftemperatur permanent an den Raum mit der höchsten Wärmeanforderung angepasst wird.

Typische Hinweise auf ungünstig eingestellte Anlagen

Die folgenden Punkte können auf ungünstig eingestellte Anlagenparameter hinweisen:

  • Regelung der Wärmepumpe
  • Fehler, allgemein
  • Information aus dem Fehlerspeicher, z. B. Hochdruckabschaltung
  • Übereinstimmung der Reglereinstellung mit der ausgeführten Anlage (Hydraulik-
  • plan/Verdrahtungsplan)
  • hohe Schalthäufigkeit/kurze Laufzeiten
  • geringer Volumenstrom (siehe unten ‚Fehlermöglichkeiten im Heizkreis‘)
  • hohe Heizkurve (siehe oben ‚Regler-Optimierung‘)
  • Bypass-Ströme (Rückschlagklappen, Überströmventile)
  • Schaltzeiten
  • Warmwasserbereitung bedarfsgerecht einstellen
  • Nachtabsenkung Heizbetrieb (nicht empfohlen für nassverlegte Fußbodenheizun-
  • gen)
  • Temperaturfühler prüfen (Heizung und Warmwasser)
  • Korrekte Position in der Anlage
  • Richtiger Sitz auf dem Rohr/in der Tauchhülse
  • Abdeckung durch Wärmedämmung

Fehlermöglichkeiten im Heizkreis:

  • Ungleichmäßige Erwärmung der Räume
    -kein hydraulischer Abgleich
    -Heizkreise unzureichend ausgelegt (evtl. einzelne Zusatzheizflächen nachrüsten, z.  B. im Bad)
  • Temperaturspreizung der Heizkreise zu hoch/unterschiedliche Rücklauftemperaturen
    -Erhöhter Druckverlust in der Verrohrung
    -Formstücke Verbundrohr mit reduziertem Querschnitt
    -Defekte Ventile/Rückschlagventile
    -Verunreinigung/Verschlammung (auch Filter)
    -Pumpe defekt
    -Pumpe falsch eingestellt
    -Luft in den Heizkreisen
    -Heizkreise nicht hydraulisch abgeglichen
    -Heizkreise unzureichend ausgelegt (evtl. einzelne Zusatzheizflächen erforderlich, z. B. im Bad)
  • Druckabfall im Heizsystem
    -Heizkreis nicht vollständig entlüftet
    -Ausdehnungsgefäß unzureichend bemessen/falsch eingestellt/defekt
    -Leckage

Fehlermöglichkeiten im Solekreis:

  • Temperaturspreizung des Wärmequellenmediums zu hoch/unterschiedliche -Temperaturen der Sole aus der Wärmequelle
    -Pumpe defekt/nicht ausreichend dimensioniert
    -Solekreise nicht vollständig entlüftet
    -Solekreise nicht hydraulisch abgeglichen
  • Druckabfall im Solekreis:
    -Solekreise nicht vollständig entlüftet
    -Ausdehnungsgefäß unzureichend bemessen/falsch eingestellt/defekt
    -Leckage

Fehlermöglichkeiten in der Warmwassererwärmung:

  •  Temperaturspreizung des Ladekreises hoch (> 10 K)
  • -Erhöhter Druckverlust in der Verrohrung
    -Formstücke Verbundrohr mit reduziertem Querschnitt
    -Defekte Ventile/Rückschlagventile
    -Verunreinigung/Verschlammung (auch Filter)
  • Pumpe defekt
  • Pumpe falsch eingestellt
  • Luft in den Heizkreisen
  • Ladeleistung zu hoch (nur für leistungsgeregelte Wärmepumpe)
  • Temperaturspreizung des Ladekreise gering (< 5 K ) -Wärmeübertrager verkalkt -Defekte Ventile/Rückschlagventile -Pumpenleistung zu hoch -Ladeleistung zu gering (nur für leistungsgeregelte Wärmepumpe) -Rückschlagventil klemmt
  • Anteil Zusatzheizer zu hoch
    -Warmwasser Sollwert zu hoch
    -Einschalttemperatur Zusatzheizer zu niedrig (Regler-Parametrierung)
    -Wärmeübertrager verkalkt

Umgang mit Kältemittel bei der Wartung und Inspektion

Seit dem 4. Juli 2007 regelt die EU Verordnung 842/2006, die sogenannte F-Gas-Verordnung, den Umgang mit fluorhaltigen Kältemitteln. Am 1. Januar 2015 wurde sie durch die novellierte F-Gas-Verordnung Nr. 517/2014 ersetzt.

Im Wesentlichen wird dort die Qualifizierung, Wartung und Kennzeichnung von Anlagen und Komponenten, die HFKW-Kältemittel enthalten, festgelegt. Diese sind in Wärmepumpen bevorzugt R 134A, R 404A, R 407C oder R 410A.

Die Bundesregierung setzt diese Verordnungen mit der „ChemKlimaschutzV“ in nationales Recht um. Ein Teil dieser Verordnung ist die Dichtheitsprüfung von Systemen, welche eine bestimmte Kältemittelfüllmenge enthalten und die Anforderung an Personen, die mit diesen Kältemitteln arbeiten. Da die meisten Wärmepumpen mit diesen Kältemitteln betrieben werden, ist dies ein zentraler Punkt, der bei der Wartung zu beachten ist.

Die regelmäßige Dichtheitsprüfung soll verhindern, dass größere Mengen an fluorierten Treibhausgasen unbeabsichtigt freigesetzt werden. Für die Einhaltung der Dichtheitsprüfintervalle ist der Betreiber der Anlage verantwortlich. Er muss sicherstellen, dass die geforderten Prüfungen durch ein zertifiziertes Unternehmen erfolgen.

Dieses kann im Rahmen eines Wartungsvertrages sichergestellt werden.

Das Intervall für die vorgeschriebene Dichtheitsprüfung kann der folgenden Tabelle entnommen werden. Bei der Verwendung eines Leckageerkennungssystem (LES) verdoppelt sich das Prüfintervall.

Kältemittel GWP-Wert ab 5 t CO2 Äqu. jährliche Kontrolle (mit LES alle zwei Jahre) ab 10 t CO2 Äqu. (thermetische Systeme) ab 50 t CO2.

Bis zum 31. 12. 2016 gilt noch eine Übergangsfrist, die sich auf die Kältemenge-Füllmenge in kg und nicht auf das CO2-Äquivalent (CO2eq) in kg von fluorierten Treibhausgasen bezieht. Dichtheitsprüfungen sind bis zu diesem Zeitpunkt nicht erforderlich, wenn Einrichtungen weniger als 3 kg fluorierte Treibhausgase enthalten (6 kg in thermetisch geschlossenen Anlagen). Ab 1. 1. 2017 gelten auch für diese Anlagen die neuen CO2-Äquivalente.

Das Ergebnis der Dichtheitsprüfung ist durch den Prüfer zu dokumentieren:

  • in einem Logbuch, das in der Anlage verbleibt
  • in den Unterlagen des beauftragten Unternehmers, archiviert für mind. 5 Jahre

Das Anlagen-Logbuch muss u. a. folgende Angaben enthalten:

  1. Menge und Art der enthaltenen fluorierten Treibhausgase
  2. Menge der fluorierten Treibhausgase, die bei der Installation, Instandhaltung oder Wartung oder aufgrund einer Leckage hinzugefügt wurde
  3. Angaben dazu, ob die eingesetzten fluorierten Treibhausgase recycelt oder aufgearbeitet wurden, einschließlich des Namens und der Anschrift der Recycling- oder Aufarbeitungsanlage und gegebenenfalls deren Zertifizierungsnummer
  4. Menge der rückgewonnenen fluorierten Treibhausgase
  5. Angaben zum Unternehmen, das die Einrichtung installiert, gewartet, instand gehalten und, wenn zutreffend, repariert oder stillgelegt hat, einschließlich gegebenenfalls der Nummer seines Zertifikats
  6. Zeitpunkte und Ergebnisse der durchgeführten Kontrollen
  7. Maßnahmen zur Rückgewinnung und Entsorgung der fluorierten Treibhausgase, falls die Einrichtung stillgelegt wurde.

Quelle: Informationsblatt Nr.62 November 2015 BDH bwp mit unseren Ergänzungen

Der Klimawandel und seine Bedeutung für Brunnen und Quellen

Wie die globale Erderwärmung Wasserfassungen negativ beeinflusst.

Die globale Erwärmung, global warming, welche als Folge eines Klimawandels in unseren Breitengraden mit langfristigen Wetterphänomenen wie wochenlanger Trockenheit, kurzfristigen Starkregenereignissen, weniger Schneefall und kürzeren Frostperioden auf sich aufmerksam macht, ist leider nicht mehr wegzudiskutieren.

Die seit Jahrzenten kontinuierlich leicht steigenden Durchschnittstemperaturen haben in den letzten 11 Jahren deutliche Auswirkungen, die mittlerweile jeder sehen kann. Die immer öfter und länger andauernden niederschlagsfreien Zeiten können schon als Dürreperioden angesehen werden.

Die Folgen davon kann jeder sehen und spüren. Fallende Wasserspiegel in Flüssen, Seen und Talsperren sind für jeden Menschen leicht erkennbar. Vertrocknete Vegetation beginnt sofort vor der Haustür im Garten durch vertrockneten Rasen und Blumenbeete, im Wald durch vertrocknete Bäume mit verfrühtem Blattabwurf und abgestorbene Bäume und auf den Feldern durch schlecht entwickelte bis vertrocknete Nutzpflanzen. Diese Dürrezeiten sind auch schon aus dem Weltraum mit bloßem Auge erkennbar.

Und das in einer Region die früher immer als feucht und nass beschrieben worden ist. Schon Julius Cäsar hat sich vor etwa 2000 Jahren über das feuchte und Kalte Klima in Germanien beklagt und Napoleon Bonaparte „5 Tage Regen und am Wochenende ist auch schlechtes Wetter“ vor etwa 200 Jahren auch.

Brunnenbetreiber bemerken mittlerweile auch die Einflüsse der globalen Erwärmung auf die von ihnen genutzten Wasserfassungen, denn die Förderleistung und oder Wasserqualität verschlechtern sich. Zusätzlich zur natürlichen Brunnenalterung, also dem normalen Verschleiß der Wasserfassungsanlage im Betrieb, unterliegen die Brunnen noch weiteren Veränderungen wie noch tiefer fallende Wasserspiegel im Ruhe- und Pumpbetrieb, verringerte Förderleistung und einer meist negativen Veränderung der Wasserchemie.

Im schlimmsten Fall kann die Wasserfassung sogar trockenfallen oder der Wasserspiegel soweit sinken, dass eine Förderung von Wasser technisch nicht mehr möglich ist.

Warum ist das so?

Schachtbrunnen

Alte Schachtbrunnen sind quasi von Hand abgeteufte Schächte welche bis in das oberste Grundwasser reichen. Diese Brunnen kratzen also an der ursprünglichen Wasseroberfläche. Wenn dann im Fall von geringen Niederschlägen und zu geringer Grundwasserneubildung und ggf. Übernutzung des Grundwasservorkommens die Wasserspiegel fallen, sind diese Altbrunnen oft nicht mehr benutzbar. In diesem Fall muss ein neuer Brunnen mit einer ausreichenden Tiefe und Ergiebigkeit erstellt werden, da die Alten Brunnen in der Regel nicht mehr zu retten sind.

Bohrbrunnen

Bei gebohrten Brunnen ist der Sachverhalt etwas komplexer. Die Geografie, Geologie und Hydrologie, die Herstellungsweise, die Nutzung, der Brunnenbetreiber und die Betriebsphilosophie sind Faktoren welche die Alterungserscheinungen der Brunnen beeinflussen und durch Dürreperioden zusätzlich negativ beeinflusst werden.

Nicht tief genug gebohrte Brunnen

Wie schon bei den Schachtbrunnen beschrieben, sind Bohrbrunnen mit zu geringen Teufen problematisch. Auch wenn diese in Niederschlag reichen Zeiten voll Funktionstüchtig waren, sind deren Reserven, bei fallenden Wasserspiegeln, schnell erschöpft und die Wasserförderung ist nicht mehr wirtschaftlich und oder möglich.

Gerade die Beregnungsbrunnen, welche bei ursprünglich hohem Grundwasserspiegel und geeigneter Geologie oft nur relativ flach ausgeführt sind, also günstig erstellt, versagen dann schnell.

Auch In diesem Fall muss ein neuer Brunnen mit einer ausreichenden Tiefe und Wasserandrang erstellt werden. Bei professionell betriebenen Brunnen z. B. für Beregnungszwecke für die Landwirtschaft, Golfplatzanlagen, Sportplätzen oder Parkanlagen sollte eine gründliche Ermittlung zukünftiger Bedarfsmengen und Planung des neuen Brunnenbauwerkes, unter besonderer Berücksichtigung sich verändernder Grundwasserspiegel, durch Fachleute erfolgen um dem Problem Fehldimensionierung entgegenzuwirken.

Aber auch ursprünglich professionell geplant und ausgeführte ältere Brunnen sind von den klimatisch bedingten verringerten Grundwasserneubildungsraten betroffen. Brunnen welche vor 20 bis 50 Jahren oder älter geplant wurden sind unter gänzlich anderen hydrologischen Voraussetzungen ausgeführt worden. Auch tiefer liegende Grundwasserleiter sind von Veränderungen betroffen. Diese Effekte stellen sich nach langfristigen Veränderungen im Grundwasser ein und beschleunigen die Brunnenalterung.

Brunnenalterung

Brunnen welche in lockeren Sedimenten aus unverfestigten Kiesen, Sanden, Feinsanden und Schluffen, also Porenwasserleitern oder Brunnen welche im Festgestein, also Kluftwasserleitern niedergebracht sind, können zur Verstopfung durch Ablagerungen neigen.

Die sogenannte Verockerung wird durch chemisch und biologisch erzeugten Ablagerungen Verursacht. Im Grundwasser gelöstes zweiwertiges Eisen und Mangan durch Verbindungmit Luftsauerstoff chemisch ausgefällt, oder durch im Grundwasser legenden Bakterien verstoffwechselt und als Eisenhydroxid und Manganhydroxid abgelagert. Im Laufe der Zeit vererzen diese Ablagerungen, welche die Bohrauerole , den Filterkies, die Filterschlitze sowie den Pumpeneinlauf verstopfen.

Biologische Verstopfung kann durch Verschleimung des Brunnens durch verstärket Besiedlung mit Bakterien kommen.

Die Versinterung ist eine Alterungserscheinung bei der Carbonite und Aluminium sich am Filterkies und am Brunnenausbau ablagern.

Bei Partikel Induzierter Verstopfung wandert Material aus dem Gebirge in die Filterschüttung ein und lagert sich dort ab. Dies Verstopfungsart wird als Kolmation bezeichnet.

Korrosionsbedingte Brunnenalterungserscheinungen sind Lochfraß, Strahlschäden, flächige Abrostung, Abrasivem Abtrag von Material oder findet durch physikalische Ursachen statt.

Wie kann der klimabedingten Brunnenalterung begegnet werden?

Grundsätzlich ist eine kontinuierliche Überwachung und Protokollierung der Betriebsparameter des Brunnens, also dem Brunnenmonitoring, sowie eine regelmäßige Wartung und Instandsetzung der Fördermaschine Brunnen, die Voraussetzung für eine dauerhafte und langfristige Nutzung der Wasserfassungsanlage.

Nur so können Veränderungen am Bauwerk rechtzeitig bemerkt, die Ursache erkannt und frühzeitig reagiert werden um eine dauerhafte Wasserförderung zu garantieren.

Brunnenmonitoring

Bei der kontinuierlichen Betriebsüberwachung der Wasserfassungsanlage werden alle relevanten Betriebsparameter wie, Ruhewasserspiegel, Betriebswasserspiegel, Fördermenge, Stromaufnahme, Motortemperatur, Wassertemperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Trübung, Schalthäufigkeit oder Frequenz registriert und ausgezeichnet. Anhand der zur Verfügung stehenden Daten können dann Veränderungen erkannt werden. Diese Daten sind neben den technischen Daten des Bauwerkes sowie der geologischen und hydrologischen Parameter die Grundlagen zur Beurteilung des Grades der Brunnenalterung. Bei spätestens 10 % Leistungsverlust sollte ein Brunnen regeneriert werden um irreversible Alterungszustände zu vermeiden.

Wartungsvertrag

Wenn der Brunnenbetreiber selbst nicht in der Lage ist, seine Wasserfassungsanlage fachlich zu überwachen, sollte ein Wartungsvertrag mit einer zertifizierten Fachfirma abgeschlossen werden um eine ordnungsgemäße Wasserförderung sicherzustellen.

Wird bei der kontinuierlichen Überwachung festgestellt, dass die Leistungsfähigkeit sinkt und die Wasserspiegel und oder die Wasserchemie sich negativ entwickeln, sollte sofort reagiert werden.

Instandhaltung

Im Rahmen der Instandhaltung mit einer Überprüfung der für Verschleiß relevanten Bauteile sollte ggf. eine Drosslung der Förderung und Anpassung des Förderregimes mit Installation von ausreichend dimensionierten Wasserspeichern des Brunnens erfolgen.

Regenerierung

Förderverluste welche durch verstopfende Alterungserscheinungen wie z.B. Verockerungen, Kolmation und Versandungen verursacht werden, können durch geeignete hydromechanische und chemische Regenerierverfahren größtenteils beseitigt werden.

Sanierung

Bei verschlissenen oder defekten Brunnenausbauten können Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden, um die Förderfähigkeit wiederherzustellen. Dies kann eine partielle Reparatur von Einzelschäden wie Rissen, Löchern, Muffenversatz, oder Rohrbrüche sein. Dabei werden dann Reparaturmanschetten aus Edelstahl oder Glasfaser auf die Schadstelle gesetzt um diese abzudichten und abzudecken. Mittels Einschubverrohrung können Streckenschäden bis zum kompletten Rohrstrang mit einem neuen Voll- und oder Filterrohr versehen werden. Der verbleibende Ringraum wird dann mit Filterkies oder Glaskugeln im Filterbereich verfüllt. Vollrohrbereiche werden je nach Erfordernis mit Kies, Ton oder Brunnendämmer verfüllt.

Dies können dann u.a. erfolgversprechende Maßnahmen zur Erhaltung der Förderfähigkeit sein.

Neubau

Aber auch der Bau eines neuen Brunnens mit einer ausreichenden Tiefe und Wasserandrang kann erforderlich sein um ausreichend Wasser mit geeigneter Qualität zur Verfügung zu stellen. Dabei sollte eine gründliche Ermittlung zukünftiger Bedarfsmengen und Planung des neuen Brunnenbauwerkes, unter besonderer Berücksichtigung sich verändernder Grundwasserspiegel, durch Fachleute erfolgen um dem Problem Fehldimensionierung entgegenzuwirken.

Einbauanleitung Brunnenpumpen

Installation von Brunnenpumpen
Die nachfolgenden Informationen gelten allgemein für 3″ und 4“ Brunnenpumpen
Allgemeine Hinweise:
Beachten Sie bitte bei allen Schritten der Installation und Inbetriebnahme zu Ihrer eigenen Sicherheit und zur
Vermeidung von Sachschäden unbedingt die nachfolgenden Hinweise:
Für Sach- oder Personenschäden in Folge unsachgemäßer Installation und Inbetriebnahme übernehmen wir keine Haftung.
Montage zerlegt angelieferter Tiefbrunnenpumpen:
Entfernen Sie nach dem Auspacken der Pumpenhydraulik die Kabelschutzschiene uns das Ansaugsieb von der Pumpenhydraulik
Entfernen Sie die Gewindeschutzkappen, Muttern und Federringe am Motor der Tiefbrunnenpumpe
Setzen Sie die Pumpenhydraulik gerade ohne zu verkanten auf den Motor auf.
Befestigen Sie die Pumpenhydraulik mit Federringen und Muttern am Pumpenmotor (fest anziehen)
Verlegen Sie das Pumpenanschlusskabel unter der Kabelabdeckung und befestigen Sie diese
Montieren Sie das Ansaugsieb
Installation:
Während der Installationsarbeiten darf die Pumpe nicht ans Stromnetz angeschlossen sein.

Es ist grundsätzlich untersagt, mit den Händen in die Öffnung der Pumpe zu greifen, wenn diese ans Stromnetz angeschlossen ist.
Benutzen Sie bitte für jeden Transport und das Anheben der Pumpe niemals das Elektrokabel.
Wenn die Pumpe mit nicht tragfähigen Steigleitungen ( Schläuche, PE-Leitungen, PVC-Leitungen) eingebaut wird, verwenden Sie zum Eintauchen der Pumpe ein Seil aus rostfreiem Stahl oder aus Nylon, mit welchem das Gewicht gehalten werden kann. Die Pumpe muss statisch am Seil und nicht am Elektrokabel oder Förderleitung hängen!)
Befestigen Sie das Seil ausschließlich an den dafür vorgesehenen Ösen am Pumpenkopf. Die Pumpe sollte gerade am Seil hängen!
Bei der Verwendung starrer Steigleitungen empfiehlt es sich, das Elektrokabel in Abständen von etwa drei Metern mit Plastikstreifen (Kabelbinder) am Steigrohr zu befestigen.
Außerdem ist es ratsam, automatische Niveaukontrollen anzubringen, damit ein Trockenlaufen der Pumpe verhindert wird.(z.Bsp. Pumpensteuerung, Presscontrol Niveaurelais, Trockenlaufschutz etc.) Gleichermaßen empfiehlt sich das Anbringen eines Manometers zur Kontrolle der Leistung während des Betriebs.
Wenn die Wasserüberdeckung über der Filterstrecke ausreicht, dann sollte die Brunnenpumpe über der Filterstrecke hängen. Wenn das nicht geht Installieren Sie die Pumpe mindestens 50 cm über Grund, um das Ansaugen von Sand und Schlamm zu verhindern. Allerding muss dann ein Kühlmantel angebaut werden, damit der Motor ausreichend gekühlt wird
Der Wasserspiegel sollte im Pumpbetrieb bis maximal 2 m über Filterstrecke abgesenkt werden.
Einbau einer Tiefbrunnenpumpe
Beim Einbau von Brunnenpumpen in den Brunnen ist darauf zu achten, dass die Pumpe nicht im Filterrohrbereich des Brunnens positioniert wird, das ist wichtig, da es hier durch partielle Anströmung eins kleinen Teiles des Filterrohres zu Turbolenzen und damit zu Ausfällungen von Wasserinhaltsstoffen (Eisen, Mangan, Kalk) führen kann. Zusätzlich kann dadurch Sandführung in diesem Bereich aktiviert werden. Die Brunnenpumpe sollte daher immer einen Meter oberhalb des Filterbereiches positioniert werden, das führt dazu, dass der gesamte Filterbereich gleichmäßig beansprucht wird und der Motor durch das von unten nachströmendem Wasser optimal gekühlt wird.
Elektrische Installation:
Wenn Sie eine Wechselstrom 240V-Pumpe erworben haben, schließen Sie das Pumpenkabel in der mitgelieferten Vorschaltbox an. Der Schaltplan für den Anschluß befindet sich ggf. auf der Innenseite vom Deckel der Vorschaltbox. Die Adern sind farbrichtig (blau auf Blau, braun auf braun, schwarz auf schwarz, grün-gelb auf grün-gelb) anzuschließen! Die Phase und belegung ist vorab zu überprüfen! In der Vorschaltbox befindet sich der Betriebskondensator,die Thermosicherung sowie ein Hauptschalter.
Nach Einbau der Pumpe kürzen Sie das Anschlusskabel auf die von Ihne benötigte Länge. Die Aderenden werden massiv geklemmt ! (Verzinnen oder mit Aderendhülsen versehen)
Die Vorschaltbox wird trocken installiert, nach Möglichkei in im Hausanschlussraum, trockenen Kellerraum etc.. Eine Montage in der Brunnenstube ist auf Grund des ständig vorhandenen Kondenswassers nicht zu empfehlen.
Sollte während des Betriebes die Thermosicherung auslösen kontrollieren Sie die Pumpe bitte auf Verstopfung und freien Lauf.
Zur Inbetriebnahme stecken Sie den Netzstecker der Pumpe (der Vorschaltbox) in eine 230-V-Wechselstrom Steckdose. (nur Wechselstrommodelle)
3~400V Modelle sind bauseits mit einer geeigneten Motorschutzsicherung auszustatten!
Inbetriebnahme
Überprüfen Sie, ob die Netzspannung und Frequenz mit den Angaben auf dem Typenschild übereinstimmen.
Überprüfen Sie, ob die elektrische Speisung mit einem hoch empfindlichen Fehlerstromschutzschalter mit einer Auslösestromstärke von 30 mA (DIN VDE 0100T739) ausgestattet ist.
Wenn die Anschlussleitung des Gerätes beschädigt ist, muss diese durch den Hersteller oder einen autorisierten Kundendienst ersetzt werden, um Gefährdungen zu vermeiden.
Der Stecker des Netzkabels (bei 240V Modellen) hat zwei Erdkontakte und darf ausschließlich an einer ordnungsgemäß installierten Schutzkontaktsteckdose angeschlossen werden.
Ein Trockenlauf der Pumpe ist zu verhindern, da dass zur Zerstörung der hydraulischen Teile und Dichtung führt!.
Ein Betrieb der Pumpe ohne Volumenstrom ist auszuschließen, da dass zur Zerstörung der hydraulischen Teile und Dichtung führt!
Die Pumpe darf nicht arbeiten, wenn der Zufluss völlig geschlossen ist.
Die Netzanschlussleitungen dürfen keinen geringeren Querschnitt haben als das Pumpenanschlusskabel haben. Spannungsverluste auf Grund sehr langer Zuleitungen von mehr als -10% sind nicht zulässig!
Verlängerungsleitungen müssen der DIN VDE 0620 genügen.
Netzstecker und Kupplungen müssen spritzwassergeschützt sein. Die elektrischen Steckverbindungen müssen sich in einem überflutungssicheren Bereich befinden.
Alle elektrischen Anlagenteile sind vor Feuchtigkeit geschützt zu montieren.
Alle hydraulischen Anlagenteile sind Frost-sicher zu installieren.
Unterziehen Sie die Pumpe vor der Benutzung bitte stets einer Sichtprüfung. Dies gilt insbesondere für die Netzanschlussleitung und den Netzstecker. Eine beschädigte Pumpe darf nicht benutzt werden!
Lassen Sie die Pumpe im Schadensfall unbedingt vom Fachservice überprüfen.
Bevor die Pumpe in Gang gesetzt wird, muss die Förderleitung mit dem Ablassstutzen der Tiefbrunnenpumpe verbunden werden. Die Verbindungen müssen unter Verwendung von Teflonband so durchgeführt werden, dass sie absolut dicht sind.

Energieverbrauch reduzieren durch Brunnenregenerierung

Brunnenregenerierung zahlt sich für Sie aus

In Zeiten steigender Energiepreise lohnt sich die kritische Betrachtung aller Energieverbraucher!!!

Die Kosten für die Regeneration eines Brunnens werden in kurzer Zeit durch die geringeren Energiekosten der Brunnenpumpe sowie die erhöhte Lebensdauer der Brunnenpumpe bei gleicher Wassermenge kompensiert.

Wie ist dieser Effekt möglich?
Durch die natürlichen Alterungsprozesse im Brunnen bilden sich Ablagerungen auf der Innenwand des Brunnenrohres, in den Filterschlitzen sowie im Filterkies um das Brunnenrohr und auch im Locker- oder Festgestein. Diese anfänglich noch weichen Ablagen werden mit zunehmendem Alter fester und verwandeln sich in steinartigen Inkrustierungen.
Diese mit der Zeit zunehmenden Ablagerungen verstopfen so die wasserdurchlässigen Porenräume im Gebirge, im Filterkies sowie die Filterschlitze. Damit wird der Eintrittswiderstand des Wassers deutlich erhöht und die Brunnenhydraulik verändert. Der Wasserstand im Brunnen im Pumpbetrieb sinkt ab und die Pumpe muss eine größere Förderhöhe überwinden, welches nur durch erhöhte Leistung, also höheren Stromverbrauch gelingt. Die geförderte Wassermenge pro Zeit sinkt und die Pumpe muss länger arbeiten, um die gleiche Wassermenge zu Tage zu fördern.

Zur Veranschaulichung dazu ein Rechenbeispiel:
Angenommen der Strompreis pro Kilowatt liegt bei 0,25 € pro KW/h ( Stand 2014 )
Eine Brunnenpumpe mit 1000 Watt elektrischer Leistung fördert in einem stark gealterten, verstopften Brunnen noch 500 Liter Wasser pro Stunde, sie verbraucht für die täglich benötigten 10000 Liter Wasser in einem Gartenbaubetrieb elektrischen Strom für  10000 l / 500 l =20h 0,25€ KW/h= 5,00€ pro Tag oder 1500,00€ pro Jahr.
Dieselbe Pumpe fördert nach einer hydromechanischen Regenerierung mit Hochdruckspülung und Impuls-Regeneration und/oder chemischen Regenerierung 2000 Liter Wasser pro Stunde und benötigt für 10000 Liter Wasser gerade noch 5 Stunden, das bedeutet mit 5,0 h * 0,25 € = 1,25 € pro Tag oder 375,00€ pro Jahr.         Also: vier Mal weniger Stromkosten!
Nach 300 Tagen hat die Regeneration des Brunnens die Stromkosten um 1125,00 € verringert!
Damit sind die Kosten schon wieder hereingeholt und die Regeneration erweist sich mittelfristig sogar als gelungene Investition zum Geldsparen.

Dasselbe gilt natürlich für Diesel- oder Benzin Motorpumpen!

Auswirkungen auf die Pumpe
Auch auf die Lebensdauer der Pumpe wirkt sich eine Regeneration positiv aus:
Statt zwanzig Betriebsstunden im verkrusteten Brunnen erreicht sie dieselbe Wassermenge nach der Regeneration in nur 5 Betriebsstunden. In der Regel wird sich die Lebensdauer der Pumpe damit vervierfachen!

Unsere Empfehlung für Ihren Brunnen                
Wir empfehlen eine Regeneration in Abhängigkeit der Leistungsdaten eines Brunnens bei normalen Wasserverhältnissen, wenn der Wasserspiegel im Pumpbetrieb um 10 Prozent gefallen ist. Dann sind die Ablagerungen (Verockerungen) in der Regel noch weich und lassen sich gut mit mechanischen Regenerierverfahren entfernen. Dafür sollten die Wasserspiegel im Pumpbetrieb und in Ruhe regelmäßig gemessen werden, damit der Alterungsprozess beobachtet werden kann.

Die Angabe von festen Regenerierinterwallen wie von Mitbewerbern vorgegeben (z.B. nach etwa fünfjährigem Betrieb) ist unprofessionell!

Frühjahrs Check für Brunnen und Pumpen

Der Frühling kommt, das Pflanzenwachstum beginnt und Wasser zur Beregnung wird benötigt. Damit die Wasserförderung aus dem Brunnen garantiert ist sollten vor Inbetriebnahme Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden. Dann ist der Brunnen bei Beginn der Beregnungssaison Einsatzbereit.

Hier sind die 10 wichtigsten Tipps vom BPK Brunnen- und Pumpen Service für den Brunnencheck.

  1. Messung des elektrischen Wiederstandes des Motorkabels.
    Die Regelmäßige Überprüfung des Motors der Unterwasserpumpe durch Messung des Elektrischen Widerstandes ist wichtig um frühzeitig Veränderungen feststellen zu können und so einem Kurzschluss zuvor zu kommen.
  2. Messung der Förderleistung und des Absenkspiegels:
    Die Regelmäßige Überprüfung des Absenkspiegels im Pumpbetrieb gibt bei zunehmender Absenkung bei gleicher Förderleistung einen Hinweis auf eine zunehmende Brunnenalterung. Ab 10 % Leistungsrückgang sollte der Brunnen regeneriert werden um den Brunnen nicht nachhaltig zu beschädigen.
  3. Messung des Sandgehaltes:
    Eine Sandmessung gibt einen Hinweis auf fortschreitende Brunnenalterung. Die Sandförderung verstopft den Brunnen, verschleißt die Brunnenpumpe und ggf. die Steigleitung. Zusätzlich kann der Brunnen verlanden. Auch ggf. nachgeschaltete Wasserkessel und Wasserfilter werden verstopft.
  4. Überprüfung der Pumpe auf Ablagerungen:
    Wenn die Unterwasserpumpe ausgebaut ist kann anhand der Ablagerungen an der Pumpe und der Steigleitung auf den Alterungszustand des Brunnens geschlossen werden.  Stark reduzierte Einlauföffnungen der Brunnenpumpe können die Leistung der Pumpe Reduzieren und zum Totalausfall der Pumpe führen. Die Pumpe muss vor Einbau von außen und innen gereinigt werden. Der Motor muss elektrisch geprüft werden, bei zu hohen Widerstandswerten sollte der Motor getauscht werde.
  1. Inspektion des Brunnens mit Kamera auf Brunnenalterung:
    Mit einer Brunnenkamera kann der Brunnen von innen in Augenschein genommen werden. Dabei können Beschädigungen, Ablagerung, Verstopfungsgrad der Filterschlitze und die Verlandung des Brunnens erkannt werden. Wenn bei der TV Befahrung gleichzeitig gepumpt wird, kann auch ggf. erkannt werden wo eine Sandführung stattfindet.
  2. Säubern des Brunnenboden:
    Ablagerungen auf dem Brunnenboden müssen entfernt werden, vor allem wenn sie schon bis in die Filterstrecke reichen. Wenn ein Brunnen viele Ablagerungen auf dem Brunnenboden hat, kann das ein Hinweis auf zunehmende Brunnenalterung sein.
  3. Regenerierung des Brunnens durch Spülung:
    Nach 10% Leistungsverlust sollte die Regenerierung eines Brunnens begonnen werden, spätestens nach 20%, denn die Brunnenalterung nimmt erfahrungsgemäß exponentiell zu. Wenn die Brunnen ausreichend bemessen sind, können sie mit speziellen Verfahren zur Reaktivierung der Förderleistung gesteigert werden.
    Eine hydromechanische Reinigung kann folgendermaßen durchgeführt werden:
    Durch den Einsatz einer Hochdruckinnenspülung bei gleichzeitigem Abpumpen, werden die Filterschlitze im Brunnen effektiv gereinigt und Ablagerungen entfernt. Eine zusätzliche und noch effektivere Regenerierarbeit im Brunnen erfolgt mittels Hochleistungsentsandung HLE durch abschnittweises Abpumpen aus abgepackerten Bereichen bei gleichzeitigem Eintrag von Druckimpulsen. Dadurch können Materialbrücken im Kiesfilter und im Locker- und oder Festgestein aufgebrochen werden und abgefördert werden. Dieser Prozess wird durch eine kontinuierliche Sandmessung begleitet, wodurch der Regeneriererfolg sehr gut nachgewiesen werden kann. Abschließend wird der Brunnenboden ausgesaugt.
    Grundsätzlich sind mechanische Reinigungsverfahren den chemischen immer vorzuziehen, nur wenn es nicht anders geht kommt Chemie zum Einsatz!
  4. Reinigung der Steigleitung:
    Vor Einbau der Steigeleitung sollten Ablagerungen durch Reinigung der Leitung entfernt werden um den Reibungswiderstand zu reduzieren und eine zukünftige Verstopfung zu vermeiden.
  5. Leistungsmessung des Brunnens:
    Die Regelmäßige Überprüfung der Förderleistung gibt bei zunehmender Absenkung bei gleicher oder sogar abnehmender Förderleistung einen Hinweis auf eine zunehmende Brunnenalterung. Ab 10 % Leistungsrückgang sollte der Brunnen regeneriert werden um den Brunnen nicht nachhaltig zu beschädigen. Auch sollte die Ergiebigkeit des Brunnens ermittelt werden, damit die maximale Förderleistung bekannt ist.
  6. Überprüfung der Verbrauchsmengen:
    Wichtig ist die Ermittlung der benötigten Wassermenge. Sie sollte nicht größer sein als die Ergiebigkeit des Brunnens, sonst droht vorzeitige Brunnenalterung durch Überbeanspruchung. Wenn mehr Wasser benötigt wird muss ein zusätzlicher Brunnen gebohrt werden.

Hier ist noch ein nützlicher Link zum Bundesumweltamt für private Brunnenbesitzer: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf

Gartenbrunnen – Reinigen Regenerieren Reparieren

Bohrst du noch oder pumpst du schon oder pumpst du noch oder bewässerst du schon?

Der sogenannte Gartenbrunnen wird im Web unter vielen Bezeichnungen gefunden wie Rammbrunnen, Schlagbrunnen, Spülbrunnen, Bohrbrunnen, Schachtbrunnen, Beregnungsbrunnen etc.. und wird oft unter abenteuerlichsten Bedingungen gern von so genannten Experten gebaut. Diese Brunnen haben dann oft Probleme und sind dann auch schnell mit der Wasserförderung am Ende. Warum ist das so? Siehe auch unter Problemlösung!

Unter Vernachlässigung jeglicher Vorplanung, also die Recherche bezüglich der Geologie (Aufbau der Boden und Gesteinsschichten) sowie der Hydrologie (Lage der Grundwasserhorizonte und vor allem der Grundwasserstauer) und ganz zu schweigen von der rechtlichen Genehmigung (nicht angemeldete Brunnen bei der unteren Wasserbehörde sind illegal!!!) werden dem ahnungslosen Laien “Brunnen” gebohrt.

Mit der Behauptung von Erfahrungswerten werden Bohrtiefen von z.B. 15 m als völlig ausreichend angegeben. Diese Erfahrungswerte dürften wohl eher der maximalen Arbeitstiefe der Bohrgeräte der “Experten” entsprechen. Rammbrunnen und Schlagbrunnen können mit der heutigen Rammsondiertechnik bis zu maximal 15 m niedergebracht werden und nur bis zu einem Durchmesser von maximal 80 mm. Wenn dann die selbstentwickelten Spiel-Spül-Bohr Konstruktionen (der Begriff Spülbohrgerät sollte hier nicht verunglimpf werden) zum Einsatz kommen und oft unter hohem Frischwasserverbrauch Bohrlöcher niedergebracht werden, welchen dann im Felsgestein schnell zum Stehen kommen ist der Erfolg quasi nicht garantiert.

Man muss sich halt selbst einmal fragen ob die sogenannten “Expertenbrunnen” für 500,- € bis 800,-€ ohne Rechnung ihren Preis wirklich wert sind. Wenn es so einfach wäre Brunnen zu Bohren, warum kauft sich ein Brunnenbauer dann ein schweres Bohrgerät für 150.000,-€ bis 350.000,-€ und gibt das gleiche Geld noch einmal für Bohrgestänge, Bohrmeißel, Spülpumpen, Absetzcontainer, Kompressoren und anderer Ausrüstung aus? Zum Vergleich wird ein vom Brunnenbauer gebohrter Brunnen bis etwa 15 m Tiefe und 100 mm Brunnenausbau etwa 2.500,-€ bis 3.500,-€ netto kosten.

Getreu dem Motto: Bohrst du noch oder pumpst du schon? Wollen wir uns jetzt einmal den Problemen der Gartenbrunnen zuwenden.

Grundsätzlich ist die Verringerung der Wasserförderung durch die Verstopfung der Brunnenfilter verursacht, diesen Vorgang nennt man auch Brunnenalterung. Diese Verstopfungen sind entweder durch abgelagerte Feinstoffe wie z.B. Sand und Schluff im Filter und in den Filterschlitzen des Brunnenrohres und oder durch Verockerungen verursacht. Verschleimungen können auch diesen Effekt hervorrufen.

Unter Verockerung versteht man die Ablagerung von Eisen, Mangan, Aluminium und Calcit welche durch biologische Prozesse hervorgerufen wird. Biologisch deshalb weil durch im Grundwasser lebende Bakterien und andere Lebewesen die Inhaltsstoffe des Grundwassers verwertet werden und die Umwandlungsprodukte zu den Ablagerungserscheinungen im Brunnen führen. Dieser natürliche Prozess wird vor allem von Wasserwerken genutzt, denn die biologische Reinigung des Grundwassers durch die im Untergrund lebenden Organismen kostet nichts und ist höchst effektiv. Um Flusswasser in Trinkwasser zu verwandeln nutzt man sogenanntes Uferfiltrat. Dabei wird Flusswasser in ein nach unten offenes, mit Sand gefülltes Becken gepumpt und versickert. Das ins Grundwasser versickerte Flusswasser wird dabei von Feinstoffen gefiltert. Die Bakterien und Organismen im Grundwasser fressen dann im Wasser verbliebenen Stoffen. Auch giftige Stoffe können diese Lebewesen umsetzten. Deshalb wird diese Methode sogar bei der Sanierung von Kontaminationen im Boden genutzt.

Warum lagern sich die Umwandlungsprodukte der Bakterien im Brunnen ab?

Wie sie sich sicher vorstellen können ist das Leben im Untergrund mit dicht gelagertem Sand, Kies, Fels nicht so einfach. Die Bewegungsfreiheit ist wegen der minimalen Porenräume eingeschränkt. Also muss eine Bakterie von dem Leben was das Grundwasser beim Vorbeiströmen mittransportiert. Da das Grundwasser in der Regel langsam fließt, versucht das Bakterium sich an Orten aufzuhalten wo viel Wasser, schnell vorbei strömt.  Da ist der Brunnen natürlich der ideale Lebensraum. Am Besten im Bereich der Kiesschüttung und an den Filterschlitzen. Hier wird das Grundwasser durch den Pumpbetrieb extrem beschleunigt und fördert somit in kurzer Zeit viel Nahrung für die Bakterien. Diese Bakterien siedeln deshalb an den Bereichen mit erhöhtem Wasserfluss und vermehren sich bei ausreichendem Nahrungsangebot relativ schnell. Die Ausscheidungsprodukte wie Eisen, Mangan, Aluminium und Calcit lagern ich in den Porenräumen der Kiesschüttung, den Filterschlitzen, im Gebirge, in der Unterwasserpumpe und der Steigleitung ab. Je größer die Ablagerungsquote desto geringer die Wasserförderung. Verockerungen sind also auch von der Wasserchemie abhängig. Je mehr Eisen oder Mangan im Wasser gelöst ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit der Verockerung.

Die Verstopfung des Filters durch Sand , auch Kolmation genannt, hat verschiedene Ursachen. Ein Möglichkeit ist die unzureichende Entwicklung des Brunnen nach Fertigstellung. Ein Brunnen sollte nach dem Bau Intensiventsandet werden, dass bedeutet das mit einer großen Fördermenge Wasser aus einem Abschnitt des Brunnen gepumpt wird bei möglich gleichzeitiger Druckstoßeintragung um Materialbrücken im Filterkies und Gebirge aufzubrechen und abzufördern. So baut sich neben dem Brunnen ein natürliches Filtergerüst auf. Wird darauf verzichtet, ist eine rasche Alterung des Brunnes vorprogrammiert.

Problem erkannt und jetzt? Was kann man dagegen machen? Chemie rein, abpumpen und fertig?

Hier muss zur äußersten Vorsicht raten geraten werden. Die Einbringung und Verwendung von Chemikalien im Grundwasser ist durch die untere Wasserbehörde genehmigungspflichtig! Die Verunreinigung des Grundwassers ist durch das Wasserhaushaltsgesetz § 5 verboten und wird mit bis zu 5 Jahren Haftandrohung bestraft.

Einige Anbieter im Internet bieten chemische Regeneriermittel an wie ein Zeitungskiosk Bonbons. Natürlich ist die Anwendung ganz einfach und der Erfolg garantiert. Auf den ersten Blick schein das auch so zu sein. Nach Einfüllen der Chemie in den Brunnen und einer gewissen Einwirkungszeit pumpt man braun, schwarze Brühe aus dem Brunnen bis das Wasser wieder klar wird und fertig ist die Laube. Der Brunnenfördert wieder Wasser. Aber wie lange fördert er wieder? Wie weit sind die Verockerungen und Verstopfungen im Brunnen entfernt. Ist der Brunnenboden auch gesäubert worden? Hat man die Pumpe und die Steigleitung auch gereinigt? Ist das abgepumpte Wasser auch neutralisiert worden?

Viel Fragen und keine wirkliche Antwort.

Dann schreiten wir jetzt einmal zur Tat.

Grundsätzlich sind mechanische Reinigungsverfahren den chemischen immer vorzuziehen, nur wenn es nicht anders geht kommt Chemie zum Einsatz!

Eine mechanische Reinigung kann folgendermaßen durchgeführt werden:

Durch den Einsatz einer Hochdruckspülung (mindstens ein Hochdruckgerät mit mindestens 100 bar) mit Rotationsdüsen, bei gleichzeitigem Abpumpen, werden die Filterschlitze im Brunnen effektiv gereinigt und Ablagerungen entfernt. Durch Kolben des Brunnens bei gleichzeitigem abpumpen können Materialbrücken im Kiesfilter und im Locker- und oder Festgestein aufgebrochen werden und abgefördert werden. Noch besser ist der Einsatz eines Impuls Druckwellen Generators.

Nach dem Reinigungsprozess sollte der Brunnen ausreichend klargepumpt werden. Wenn das Wasser klar geworden ist, sollte eine Sandmessung durchgeführt werden. Dies kann relativ einfach dadurch geschehen indem man 1 m³ Wasser durch einen handelsüblichen Wasserfilter spült und die im Filtersieb verbleibende Sandmenge mit einer feinen Waage misst.

Wenn der Brunnen noch viel Sand fördert kann das zwei Ursachen haben:

  1. Die Intensiventsandung ist nicht ausreichend.
  2. Die Filterschlitze und der Filterkies sind zu groß.

Im ersten Fall sollte man die Intensiventsandug wiederholen. Im zweiten Fall ist der Brunnen auf Dauer nicht zu retten und muss bitte von einem Profi (Fachfirma, Brunnenbauer) neu gebohrt werden.

Sollte nach der mechanischen Reinigung noch nicht genug Wasser aus dem Brunnen gefördert werden können, ist der Alterungsprozess wahrscheinlich schon so weit fortgeschritten das die mittlerweile verfestigten Ablagerungen nur noch chemisch aufgelockert werden können. In diesem Fall sollte man sich die Pumpe und Steigleitung genau ansehen um die Art der Verockerung zu erkennen. Rote Ablagerungen sind Eisenablagerungen. Schwarze Ablagerungen bestehen aus Mangan. Je nach Ablagerungstyp sollte man das Regeneriermittel auswählen. Wichtig ist das Lesen der Bedienungsanleitung und der technischen Sicherheitsangaben sowie die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften die vom Hersteller angegeben werde müssen. Da es sich in der Regel um ätzende Chemikalien handelt sollte die Verwendung von geeigneter Sicherheitskleidung in ihrem eigenen Interesse selbstverständlich sein. Die schönen Werbebilder von in Sommerkleidung hantierenden Damen bei der Handhabung der Chemikalienbeutel ist unverantwortlich!

Wenn das Regeneriermittel in den Brunnen eingebracht worden ist, sollte mindestens durch Kolben versucht werden das Mittel in die Filterschlitze und in den Kiesfilter einzuarbeiten. Dazu kann eine mit einem Gewicht beschwerte Walzenbürste oder eine Stange mit einer Manschettenscheibe zum Einsatz kommen. Nach der vorgeschriebenen Einsatzzeit muss die Chemikalie aus dem Brunnen ausgefördert werden. Die Schmutzwasserbrühe sollte in einem großen Fass aufgefangen und entsprechend der Bedienungsanleitung neutralisiert werden. Erst dann kann das Wasser den Vorschriften entsprechend entsorgt werden.

Erneut wird der Brunnen klargepumpt und die Sandmessung wiederholt.

Kommt jetzt immer noch nicht genug Wasser ist der Brunnen nicht mehr zu retten und muss leider von einem bitte professionellen Fachmann neu gebohrt werden.

Sollten sie immer noch nicht weiter wissen senden sie uns eine Email an post@brunnen-dienst.de oder rufen uns an unter 0201-8301132.

Hier ist noch ein nützlicher Link zum Bundesumweltamt für private Brunnenbesitzer: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf

Alle Angaben ohne Gewähr.

Probleme mit geothermischen Wärmepumpen mit Brunnen

Die langjährige Erfahrung bei der Bearbeitung von Brunnenalterungen an Brunnen (Wasser Wasser Anlagen) hat viele Problem aufgezeigt welche dem Betreiber der geothermischen Heiz- und Kühlanlagen hohe Betriebskosten erzeugen können.

Die zunehmende Nutzung der erneuerbaren Energie Erdwärme zum Heizen und oder Kühlen, erfolgt in der Regel über im Boden verbaute Wärmetauscher, mittels Sohle gefüllten Rohrsystemen oder Brunnen, die sogenannten Wasser Wasser Anlagen.

Während die Sohle gefüllten Rohrsysteme oder Geothermiesonden bei fachlich richtiger Dimensionierung & Erstellung quasi wartungsfrei sind, ist die Verwendung von Brunnen für Heiz- und Kühlzwecke technisch wesentlich aufwendiger und oft problematisch.

Brunnen zur Förderung von Grundwasser, für die Gewinnung von Heizenergie oder Kühlwasser und ggf. Infiltrationsbrunnen (Schluckbrunnen) zur Rückführung des geförderten Wassers, sind komplexe Bauwerke und wartungsintensive Fördermaschinen. Wenn schon bei der Erstellung die hydrologische Grundlagenermittlung, Planung, Dimensionierung und Ausführung nicht fachgerecht ist, dann sind Probleme beim Betrieb vorprogrammiert. Wenn dann noch eine ungenügendes Brunnenmonitoring (Betriebsüberwachung & Dokumentation) sowie nicht ausreichende Wartung & Instandhaltung erfolgt, wird die Anlage schnell verschleißen (vorzeitige Brunnenalterung) wodurch hohe Betriebskosten erzeugt werden und dies die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage stellt.

Keine neutrale Planung und Bauüberwachung

Viele geothermische Brunnen sind leider ohne neutrale fachliche Planung erstellt worden und werden auch immer noch so gebaut. Soll heißen das die Brunnenanlagen vom z.B. Heizungsbauer über ggf. Subunternehmer (Bohrfirma) erstellt werden.

Ein Heizungsbauer ist aber kein Fachmann für Brunnenbau und erst recht kein Fachplaner dafür.

Der Kunde, welcher sich direkt in die Hand des ausführenden Unternehmens begibt, also nicht die fachlich neutrale Planung und Bauüberwachung durch einen Architekten, Ingenieur, Geologen oder Hydrologen beauftragt, übernimmt diese Aufgabe dann laienhaft selbst oder auch nicht (Bauherrenhaftung).

Das bedeutet das das Bauwerk Förder- & Schluckbrunnen ggf.  nicht fachgerecht geplant, dimensioniert und unüberwacht ausgeführt wird.

Die Folge davon sind oft mangelhaft hergestellte geothermische Brunnenanlagen welche eine schnellen Brunnenalterung (Verschleiß) unterliegen und auch die nachgeschalteten Systeme wie Rohrleitungen und Wärmetaucher schädigen.

Ungenügende Grundlagenermittlung

Um Kosten zu Sparen wird leider zu oft auf eine ausreichende Grundlagenermittlung und neutrale Fachplanung sowie Bauüberwachung verzichtet. Hier wird die Grundlage für hohe Betriebskosten und rasche Brunnenalterung gelegt.

Ungenügende Analyse der Hydrologie

Wenn eine unzureichende Grundlagenermittlung der vorherrschenden Hydrologie zu Fehlplanungen und Fehlausführungen führt, ist die dauerhafte Leistungsfähigkeit der Anlage nicht gewährleistet.

Fehlende Wasseranalyse

Ein immer wieder festgestelltes Problem ist die fehlende Analyse des anstehenden Grundwassers. Zudem kommt noch hinzu das eine einfache Wasserprobe des Grundwassers manchmal nicht ausreicht, um geothermische Brunnenanlage für den Dauerbetrieb auszulegen.

Hier sind ggf. umfangreiche Dauerpumpversuche erforderlich um eventuell auftretende Veränderungen der Chemie des Grundwassers zu erkennen. Hohe Eisen und Mangan Gehalte im Grundwasser sind ein Grund für vorzeitige Brunnenalterung, welches hohe Instandhaltungskosten zur Erhaltung des Förderbetriebes und Funktionstüchtigkeit der Wärmepumpe verursacht.

Ungenügende Analyse der Geologie

Ungenügende Kenntnisse über die anstehende Geologie wie Sieblinie, Schichtenprofil, kF-Wert der Bodenschichten, Wasserandrang, Topologie und Ermittlung der Standorte und Fördermengen von benachbarten Brunnenanlagen führen ebenfalls zu Fehldimensionierungen mit ggf. kostenträchtigen Folgen.

Falsch dimensionierte Infiltrationsbrunnen.

Leider wird immer wieder festgestellt, dass Schluckbrunnen oft genau so ausgebaut und verkiest sind wie Förderbrunnen. Soll heißen, dass die Kiesschüttung genauso fei geschüttet ist wie bei dem Förderbrunnen.  Dies führt dann schnell zur Kolmation, also Verstopfung, des Filterkieses. Dabei wurde nicht bedacht, dass der Filterkies beim Förderbrunnen Feinanteile des anstehenden Gebirges nicht in den Brunnen eindringen lassen soll. Der Infiltrationsbrunnen braucht diese Durchlässigkeitsbremse dagegen nicht und sollte deutlich gröber verkiest werden. So ist ein größerer nutzbarer Porenraum im Filterkies vorhanden welcher die verstopfenden Effekte im Dauerbetrieb deutlich verzögert. Auch bei der Regenerierung der Schluckbrunnen hilft die gröbere Schüttung.

Nicht tief genug gebohrte Brunnen

Um Kosten zu sparen werden Brunnen oft nicht tief genug gebohrt. Das hat dann oft verschiedene Brunnenalterungen zur Folge:

  • Verockerung wegen Eisenausfällung durch Sauerstoffeintrag bei oberflächennahem Grundwasser.
  • Fallende Grundwasserspiegel in Zeiten von geringen Niederschlägen (Dürre) verringern die Ergiebigkeit der Förderbrunnen und können die Chemie des Grundwassers negativ beeinflussen welche die Brunnenalterung beschleunigt.

Ungenügendes Brunnenmonitoring

Ein häufiger Grund für vorzeitigen Verschleiß der Wasser Wasser Anlagen ist die unzureichende Betriebsüberwachung der Brunnen. Wenn die Förder- oder Infiltrationsmenge abnimmt und sich die Betriebswasserspiegel ändern, sind das Hinweise auf Brunnenalterung. Wenn diese nicht rechtzeitig erkannt werden, kann dies bis zum Totalausfall der Anlage führen. Je nach Relevanz der Heiz- und Kühlanlage für das Gebäude oder die Produktion kann das zu hohe Ausfallkosten bedeuten.

Eine Leistungsminderung sollte frühzeitig erkannt werden, wenn die Ablagerungen im Porenraum oder den Filterschlitzen und den Leitungen noch leicht entfernt werden können. Durch regelmäßige Kontrollen der Ruhe- und Betriebswasserspiegel kann eine sukzessive Verschlechterung der hydraulischen Anbindung an den Grundwasserleiter erkannt werden. Die kontinuierliche Registrierung der Stromaufnahme und der Temperatur des Motors der Unterwasserpumpe und die Fördermenge sind die wichtigsten Parameter für ein ordnungsgemäßes Brunnenmonitoring um die dauerhafte Betriebssicherheit der geothermischen Wasserfassungsanlage zu gewährleisten.

Ungenügenden Wartung und Instandhaltung

Brunnen sind Fördermaschinen im dauerhaften Betrieb und benötigen dementsprechende Wartung und Instandhaltung. Wenn diese unterbleibt oder nur ungenügend durchgeführt wird verschleißen alle Komponenten der Wasserfassungsanlage Brunnen schneller.

Brunnen unterliegen mit zunehmendem Betriebsalter Leistungsminderungen. Diese werden überwiegend hervorgerufen durch Verockerungen oder Versinterungen in den Brunnenrohren, Filterschlitzen und Kiesfiltern sowie im angrenzenden Locker- oder Festgestein. Bei der so genannten Verockerung werden infolge biologisch induzierter Prozesse, chemische Ausfällungen als Eisen- und Manganoxide gebildet, die die Filterstrecken der Brunnen dauerhaft verschließen können. Je länger die anfänglichen weichen Ablagerungen im Brunnen verbleiben, werden daraus steinähnliche Inkrustierungen (z.B.Geotit) welche sich mechanisch nicht mehr und chemisch nur noch bedingt gelöst werden können. Diese Ablagerungen finden sich natürlich auch an der Brunnenpumpe, insbesondere am Pumpeneinlauf und in der Pumpenhydraulik, sowie in der Steigleitung und im Rohrsystem sowie Wärmetauscher.

Die regelmäßige Wartung & Instandhaltung soll es ermöglichen, frühzeitig Veränderungen bei den Brunnen und den Förderpumpen zu erkennen um zeitnah auf solche Veränderungen reagieren zu können. Nach einem Leistungsverlust von 10 % sollten Brunnen regeneriert werden um irreversible Vererzungen der Verockerungen zu vermeiden. Bei rechtzeitig durchgeführten Reinigungs- und Regenerierarbeiten an den Brunnen und evtl. Reparaturarbeiten an den Brunnenpumpen, können der zu betreibende Aufwand noch relativ klein und die dafür entstehenden Kosten niedrig gehalten werden.

Unzureichende Dokumentation

Vielen Betreibern von Brunnenanlagen ist die Relevanz eine ordnungsgemäß geführten Brunnenakte nicht bewusst. Wenn dann bei Auftritt eines Problems, die mit der Wartungs- oder Instandhaltung beauftragte Fachfirma nach Unterlagen über den Brunnen wie z.B. die Ausbauzeichnung, die Unterwasserpumpe, der Steigleitung, nach der Geologie und Hydrologie fragt, können zusätzlich erhebliche Kosten entstehen. Wenn die benötigten Informationen über den Brunnen durch erst durch zusätzliche Untersuchungen gewonnen werden können kostet das Zeit und Geld. Es verhindert eine schnelle Ersatzteilbeschaffung und die schnelle Reaktionsfähigkeit.

Pulser als Druckwellenerzeuger einsetzten, ja oder nein?

Soll bei der Brunnenregenerierung und Brunnenentwicklung Druckwellen erzeugende Pulsgeneratoren eingesetzt werden?

In der Brunnenregenerierung und Brunnenentwicklung werden verschiedene Arten von Druckwellen erzeugenden Pulsgeneratoren eingesetzt.

Gaspulsgenerator mit elektrischer Ventilsteuerung (Luftkanone oder Airgun)

Gaspulsgenerator mit Überdruck Ventilsteuerung (Well Burst)

Gaspulsgenerator mit Gegendruck Ventilsteuerung

Gaspulsgenerator mit Knallgas

Wasserpulsgenerator mit elektrischer Ventilsteuerung (Wasserkanone oder Watergun)

Wasserpulsgenerator mit Wassereinspülung und Absaugung

Wasserpulsgenerator mit Gegendruck Ventilsteuerung

Diese Technologie wurde in der Seismik und der Ölindustrie entwickelt. In der Seismik werden die Druckstöße der Generatoren als akustische Quelle genutzt um Wellen zu erzeugen welche mit Geophonen aufgenommen werden. In der Ölindustrie werden Pulsgeneratoren schon lange zur Stimulierung von Ölquellen verwendet. Luftkanonen werden auch in vielen anderen industriellen Bereichen zur Reinigung und zum Lösen von Materialien in z.B. Siloanlagen verwendet.

Deshalb ist die Patentierung von Systemen für den Brunnenbereich meiner Ansicht nach kritisch zu sehen, da alle Technologien schon lange vor den Patentierungen entwickelt waren und im Bohrlochbereich zur Entwicklung und Reaktivierung (Regenerierung) zum Einsatz kamen.

Die grundlegende Funktion eines Druckwellen Generators ist die schlagartige Erzeugung einer Druckwelle. Diese sollen im Idealfall in regelmäßigen Abständen möglichst Frequenz gesteuert ausgelöst werden. Die Druckwelle soll sich radial um den Generator ausbreiten.

Die erzeugte Druckwelle breitet sich im Wasser aus und wirkt auf den Brunnenausbau, die Kiesschüttung und das anstehende Gebirge ein.

An der Ausbauverrohrungen werden dadurch Erschütterungen erzeugt, welche Ablagerungen lösen können. Bei empfindlichen Verrohrungen (OBO, korrodierte Rohre) können dadurch Beschädigungen entstehen.

In der Kiesschüttung erzeugt die Druckwelle einen Bewegung und minimale Anhebung und somit kurzfristige Porenraumzunahme der Kieskörner. Zusätzlich wird bei unkonsolidierten Kiesschüttungen auch eine Zunahme der Lagerungsdichte der durch den Einrütteleffekt erzeugt.

Und hier fängt der Streit der Gelehrten, Sachverständigen, Sachkundigen, Fachleute und Experten an und hat schon etwas von einem Glaubenskrieg.

Wie beschrieben verdichten Druckwellenstöße oder Druckwellenimpulse die Kiesschüttung und rütteln bei ausreichend langem Betrieb eine Kiesfraktion in seine dichteste Lagerung. Diese Technologie wird z.B. bei Beton zur Verdichtung sehr effektiv angewendet.

Dieser Fakt wird von einigen Sachverständigen intensiv beschrieben und vorgeführt. Die Verwendung von Druckwellengeneratoren wird von ihnen nicht empfohlen. Der Grund ist die Verdichtung der Kiesschüttung mit einer Abnahme des Porenraumes und eine zukünftige möglichen Kolmation der Kiesschüttung welche nicht mehr entfernt werden kann. Für Brunnenentwicklungen und auch Regenerierungen werden bewegte Kolbenkammern mit gleichzeitiger Abförderung vorgeschlagen. Die Bewegung der Kammer soll für Druckschwankungen sorgen welches Materialbrücken aufbrechen soll und sich ständig veränderte Strömungsrichtungen erzeugt um ein ausreichendes Auswaschen des Filterkieses zu ermöglichen.

Der Effekt des angehobenen Filterkorns bei Eintrag des Druckwellenstoßes, welcher für eine kurzfristige Porenraumzunahme und somit auch kurzfristig für einen besserer Materialdurchlässigkeit sorgt wir allerdings nicht bestritten.

Gemäß DWGW sollen Kiesschüttungen z.B. durch Kolben beim Einbau verdichtet werden um Setzungen im Brunnenbetrieb zu vermeiden. Dabei geht der Filterkies aber nicht in seine dichteste Lagerung.

Druckwellengeneratoren können dabei helfen, die Kiesschüttung effektiv zu konsolidieren, dabei ist allerdings zu beachten, dass die Kiesschüttung für die dichteste Lagerung dimensioniert wird um einen ausreichenden verbleibenden Porenraum zu erhalten. Die aktuelle DVGW Richtlinie W113 ist hier nicht ausreichend. Hilfe bieten die von Nillert in bbr 11-2014 veröffentlichen Nomogramme zur Dimensionierung eines stabilen Stützkornfilters.

Ist die Kiesschüttung entsprechend dimensioniert, kann ein neu gebauter Brunnen perfekt mit Hochleistungsentsandung und Druckwellenimpuls entwickelt und auch immer dadurch regeneriert werden.

Bei Glaskugelschüttungen muss auf den Einsatz von Druckwellengeneratoren verzichtet werden, es besteht die Gefahr der Umlagerung der Filterschüttung.

Bei Brunnen im Bestand, welche in der Regel nicht für einen stabilen Stützkornfilter dimensioniert sind, ist der Einsatz von Druckwellengeneratoren mit äußerster Vorsicht anzuwenden.

Der Ausbauzustand des Brunnen sollte durch Grundlagenermittlung und Geophysik überprüft werden. Die Lage der Tonsperren und Kiesschüttungen ist zu Überprüfen. Die Historie des Brunnenbetriebes ist auch wichtig.

Wurden Bestandsbrunnen mit intermittierendem Betrieb gefahren, sind die Schalthäufigkeit und die Betriebsdauer zu überprüfen. In diesem Fall muss überlegt werden, ob der Schock Effekt beim Einschalten der Pumpe nicht den ähnlichen Effekt hat wie der Betrieb eines Druckwellengenerators.

Wenn ein Brunnen z.B. 15 Jahre im Betrieb war und 10 Schaltwechsel pro Tag hatte, entspricht dies 54750 Schockungen. Dieses Betriebsschocken wird unvermeidlich zu einer Setzung in der Kiesschüttung und damit auch Verdichtung geführt haben.

Wenn ein Druckwellengenerator mit 3 Herz, also 3 Pulsen pro Sekunde, betrieben würde, dann müsste der Pulser 5,07 Stunden kontinuierlich betrieben werden um die gleiche Anzahl an Schockungen zu erreichen.

Dazu ist noch zu beachten wie der Brunnen in der Vergangenheit ggf. Regeneriert wurde. Auch Regenerierverfahren können einen verdichtenden Effekt auf die Kiesschüttung haben.

So betrachtet ist die angebliche dramatische Setzung von Kiesschüttungen durch den Einsatz von Druckwellengeneratoren bei Regeneriermaßmahmen etwas relativiert.

Um die Frage der Überschrift zu beantworten, müssen also wie beschrieben sorgfältige Überlegungen angestellt werden und eine fundierte Grundlagenermittlung erfolgen um eine Druckwellenerzeugung durch einen Impuls Generator in Einsatz zu bringen.

Systeme zur optischen Zustandserfassung im Brunnen

Eine der wichtigsten Maßnahmen zur Zustandserfassung von Brunnen ist die in Augenscheinnahme durch ein Bild erzeugendes Instrument, z.B. der Brunnenkamera.

Die Ausbaukontrolle nach der Fertigstellung des Wasserfassungsbauwerkes dient der Beweissicherung für die durchgeführten Arbeiten. Durch die Sichtbarmachung von Zuständen im normal nicht zugänglichen Brunnenrohr, sind sofort der Alterungsgrad und die Ursache zu erkennen. Die Einmessung von Schäden und die optische Nachkontrolle nach Regenerierung und Sanierung sind ein wertvolles Instrument der Bewertung.

Die ersten Aufnahmen in Brunnen wurden durch Fotoapparate in Bohrlochsonden erzeugt. Mit diesen Systemen wurden durch Fernauslösung oder durch Zeitschaltuhr Einzelbilder der Situationen im Brunnen gewonnen, allerdings erst nach Entwicklung des Filmes lagen die Bilder vor. Mit der Erfindung der Bildröhre und deren ständiger Weiterentwicklung und Miniaturisierung wurden kontinuierliche Kamerabefahrungen mit Bildübertragung an die Oberfläche in Echtzeit in Brunnen möglich. Standbilder wurden vom Bildschirm abfotografiert. Mit der Einführung der Videorecorder wurden dann auch die Filme gespeichert. Mit Reportsoftware wurden Berichte der Befahrung erzeugt, welche die Videorecorder steuern konnten. Die Bildschirmfotos wurden in die ausgedruckten Berichte eingeklebt. Mit der rasanten Entwicklung der PC Technik und der Bilddigitalisierungssysteme, der Videograbber, wurde vor etwa 15 Jahren begonnen, die Filme mit Inspektionssoftware zu  speichern und dabei gleichzeitig Berichte mit Brunnenausbaugrafik, Zustandsbeschreibung und Standbildern, die heute immer noch Bildschirmfotos genannt werden, zu erzeugen. Nach Ablösung der Aufnahmeröhren durch die CCD Video Kamerasysteme erlebte die Kameratechnik für Bohrlöcher und Brunnen einen enormen Entwicklungssprung, da die Kamerasysteme erheblich kleiner und auch kostengünstiger wurden. Mit der Einführung der Weißlicht LED Beleuchtung kam der nächste wichtige Entwicklungsschritt, die Kameraköpfe wurden kleiner und die gelieferten Bilder waren annähernd echtfarbend. Mittlerweile ist der Einsatz von hochauflösendem HD Digitalvideo und ggf. 3D Technik in den Kameraköpfen zu beobachten, die normalen CCD Videokamerasysteme werden wie ihre Vorgänger vom Markt verschwinden. Allerdings ist anzumerken, dass die Weiterentwicklung nicht mit dem Tempo der normalen Kameratechnik Schritt hält. Die geringen Stückzahlen für Bohrloch- und Brunnenkameras sind für die Hersteller von Inspektionssystemen oft nicht interessant. Hier ist die Chance für Nischenhersteller.

Heute sind Brunnenkamerasysteme mit Axial-Radialkopf-Technik oder Schwenkkopftechnik bis 2500 m Tiefe am Markt erhältlich. Tief eintauchende Systeme mit entsprechender Hitzeresistenz erreichen im Bohrlochbereich mindestens 6000 m, liefern dann aber meist nur noch Schwarz-Weiß Bilder.

Die enorme technische Entwicklung der Kamera- und Inspektionstechnik im Rohr- und Kanalbereich und auch die Technologien der Unterwasserinspektion wie Tauchroboter, Sonarscanner sollten immer wieder im Auge behalten werden, um die neuesten Techniken zu kennen.

Was sollte eine Brunnenkamera leisten können?

Grundlegend sollte eine Kamera im Brunnen alles anschauen und auch das Bild durch ferngesteuerten oder automatisierten Fokus scharf stellen können. Beim Autofokus muss bedacht werden, dass Schwebstoffe im Wasser die Steuerung des Autofokus behindern können. Wichtig ist eine ausreichend starke, farbneutrale, regelbare und vollausleuchtende Beleuchtung. Bildvergrößerung durch Zoomobjektive helfen, Objekte vergrößert darzustellen. Dies ist besonders bei Brunnen mit größeren Durchmessern interessant. Eine Alternative dazu ist der digitale (virtuelle) Zoom, also die vergrößerte Darstellung eines hochauflösenden Bildes. Ein paralleler Laser zur Entfernungsmessung und Größenbestimmung und ggf. Entfernung ist von großem Vorteil. Wenn nur ein digitaler Zoom vorhanden ist, sollte die Auflösung des Aufnahmesystems so groß sein, dass das vergrößerte Bild pixelfrei bleibt.

Ein orientiertes Bild wäre wünschenswert, dieses ist möglich durch einen vorgesetzten Kompass oder durch installierte Magnetfeldsensoren, wobei Stahl oder Edelstahlrohre die Weisung der magnetischen Systeme negativ beeinflussen. Nordsuchende Kreiselsysteme mit Metallrotoren oder Glasfaserkreisel können ohne Beeinflussung die Orientierung anzeigen. Diese werden auch immer kleiner mit sehr guten Genauigkeiten, sie unterliegen aber teilweise strikten Zugriffsbeschränkungen durch Sicherheitsbehörden und sind noch sehr teuer.

Zur Verbesserung der Bildqualität bei schlechten Sichtverhältnissen können die Videobilder über Soft- und Hardwaresysteme, die sogenannten Video Enhancer, durch Bildüberlagerungs- und Farbwertverbesserungstechniken zusätzlich überarbeitet werden. Dieser Prozess wird aber im Bediengerät, zwischen Bediengerät und Aufzeichnungssystem oder in der Aufnahmesoftware stattfinden müssen (siehe z.B. www.LYYN.com).

Bei großen Tiefen ab 1000 m, abhängig von der geothermischen Tiefenstufe, ist eine temperaturresistente Elektronik und Aufnahmeeinheit erforderlich. Dies spielt bei den vermehrt in Betrieben stehenden Geothermiebrunnen eine immer größere Rolle. Normale CCD Kameras sind von 0°C bis etwa 60°C maximal 65°C einsatzstabil. Für höhere Temperaturen muss die Kameraelektronik thermoelektrisch mit Peletier Elementen gekühlt werden, die Abwärme in Kupferblöcken innerhalb des Gehäuses gespeichert und das druckdichte Kameragehäuse als Vakuum isoliertes Dewargefäß ausgebildet sein.

Grundlegende Unterschiede von verfügbaren Inspektionssystemen.

Brunnenkamera Typen

Brunnenkamerasysteme unterscheiden sich in drei grundsätzliche Typen: dem Axial System, dem Axial-Radial System und dem Schwenkkopfsystem.

Axialkamerasystem mit Blickrichtung in Befahrrichtung

  • Axialkamera ohne Fokus
    In der Regel sind dies Kameras mit axialem Blick in Fahrtrichtung aus dem Rohr- und Kanalbereich mit erhöhter Druckdichtigkeit. Sie sind in einem einfachen Rohrgehäuse eingebaut. Sie sind fix fokussiert und die Optik ist ab Werk für Luftanwendung eingestellt. Bei diesem Kameratyp kann durch einen vorgesetzten Spiegel, ggf. drehbar ein Seitenblick generiert werden.
  • Axialkamera mit Fokus
    Die axiale Brunnenkamera mit axialem Blick in Fahrtrichtung, mit ferngesteuertem Fokus kann zumindest Bilder am gewünschten Punkt scharf stellen. Je nach verwendetem Objektiv kann mehr oder weniger von der Brunnenwand erkannt werden. Bei diesem Kameratyp kann durch einen vorgesetzten Spiegel, ggf. drehbar ein Seitenblick generiert werden.

Axial-Radialkamerasystem mit Blickrichtung in Befahrrichtung und 90° Seitenblick

Axial-Radialkamera ohne Fokus

  • Die Axial-Radial Brunnenkamera mit fixem Fokus für beide Kameras, mit axialem Blick in Fahrtrichtung und meist endlos drehbarem 90° Seitenblick sind vom Hersteller meist so eingestellt, dass die gewählte Brennweite ein mehr oder weniger scharfes Bild liefert. Da meist ein opaker Zylinder als Gehäuse für die radiale Kamera gewählt wird, ist eine leichte Verzerrung des Radialbildes nicht auszuschließen. Es ist eine kostengünstige Konstruktion.
  • Axial-Drehspiegel-Kamera
    Drehspiegel Kameras sind meist Axialkameras mit einem drehenden Spiegel vor dem Kamerakopf. Sie schränken die Sicht in die Blickrichtung ein, spiegeln dafür aber einen Blick der Seitenwand ins Bild ein.
  • Axial-Radialkamera mit Fokus
    Die Axial-Radial Brunnenkamera mit ferngesteuertem Fokus für die radiale Kamera oder sogar beide Kameras sind in der Lage, scharfe Bilder zu liefern. Da meist ein opaker Zylinder als Gehäuse für die radiale Kamera gewählt wird, ist eine leichte Verzerrung des Radialbildes nicht auszuschließen. Bei interner Beleuchtung können Lichteinspiegelungen die Sicht verschlechtern.
  • Axial-Radialkamera mit mehreren Radialkameras
    In diesem Fall wird versucht mit mehreren Kameras in radialer 90° Anordnung die gesamte Brunnenwand gleichzeitig komplett abzufilmen und mit der Axialkamera die kontrollierte Tauchfahrt durchzuführen. Dafür sind dann aber 5 Bildschirme oder ein Split Screen erforderlich. Durch die spezielle Anordnung der Kameras wird die komplette Rohrwand und auch der Blick in Fahrtrichtung kontinuierlich angezeigt. So gibt es keinen Informationsverlust.
  • Axial-Radialzoomkamera
    Die Axial-Radial Zoom Brunnenkamera mit ferngesteuertem Fokus und Zoom für die radiale Kamera oder sogar beide Kameras ist ein oft verwendeter Standard. Die Drehung der Radialkamera ist meist endlos. Bei Verwendung opaker Zylinder als Gehäuse für die radiale Kamera, ist mit einer leichte Verzerrung des Radialbildes zu rechnen. In Kameragehäusen mit offenem Drehgehäuse schaut die Optik der Radialkamera entweder direkt und unverzerrt durch eine dichtende Linse oder über einen 90° Spiegel auf die Brunnenwand.
  • Axial-Radialzoomkamera mit Bild in Bild Technik
    Die Axial-Radial Zoom Brunnenkamera mit ferngesteuertem Fokus und Zoom für die radiale Kamera und einer Einblendung des Radialbildes in das Horizontalbild ist eine Speziallösung die kontinuierliche Inspektion der Seitenwand und den Blick in Fahrtrichtung gewährt.

Schwenkkopfkamerasystem mit variabler Blickrichtung

  • Schwenkkopfkamera Kuppel
    Bei diesem Kameratyp wird die Optik in der Regel 220° geschwenkt und ist endlos drehbar. Die Drehkopfmechanik wird von einer durchsichtigen Kuppel aus Glas oder Kunststoff umgeben. Sie ist wird in der Regel 220° schwenkbar und ist endlos drehbar. Je nach Schwenklage kann die Optik das Bild minimal verzerren. Die Konstruktion dieses Kameratyps ist weniger aufwendig und kann gute Druckdichtigkeiten erreichen. Bei interner Beleuchtung können Lichteinspiegelungen die Sicht verschlechtern.
  • Schwenkkopfkamera offen
    Statt einer durchsichtigen Kuppel wird die Mechanik und Elektronik sowie die Optik in Gehäuseteilen druckdicht verbaut und die Lager der Drehachsen mit spezielle X-Dichtringen abgedichtet. Sie ist in der Regel 220° schwenkbar und ist endlos drehbar. Da die Optik von einer planen Scheibe abgedeckt ist, sind keine Bildverzerrungen möglich. Hier können auch parallele Laser optimal verbaut werden.
  • Zoomschwenkkopfkamera Kuppel
    Zoomkamera wird in der Regel 220° geschwenkt und ist endlos drehbar. Die Drehkopfmechanik wird von einer durchsichtigen Kuppel aus Glas oder Kunststoff umgeben. Je nach Schwenklage kann die Optik das Bild minimal verzerren. Bei interner Beleuchtung können Lichteinspiegelungen die Sicht verschlechtern.
  • Zoomschwenkkopfkamera offen
    Statt einer durchsichtigen Kuppel wird die Mechanik und Elektronik sowie die Optik in Gehäuseteilen druckdicht verbaut und die Lager der Drehachsen mit spezielle X-Dichtringen abgedichtet. Sie ist in der Regel 220° schwenkbar und ist endlos drehbar. Da die Optik von einer planen Scheibe abgedeckt ist, sind keine Bildverzerrungen möglich. Hier können auch parallele Laser optimal verbaut werden.

Sondertypen

Stereokamera
Der Klassiker der 3D Bildabbildung ist die Stereokamera. Durch die Anordnung von zwei oder mehr Kameras mit paralleler Blickrichtung und Überlagerung der Bilder wird eine dreidimensionale Abbildung des Inspektionsgegenstandes möglich. Mit modernen 3D fähigen Bildschirmen können die Videoaufnahmen in dreidimensionaler Darstellung in Echtzeit dem Inspekteur geliefert werden. Mit modernen Auswertesystemen kann das 3D Bild in Echtzeit generiert und gespeichert werden.

Bildscanner
Die Technik der Bildscanner wird schon lange in der Bohrlochgeophysik angewandt. Dabei werden Einzelbilder zu einem zusammenhängenden Bild durch Datenprozessing verarbeitet. Die Bildposition wird mit der Tiefeninformation und der Sondenlage verknüpft und zu einer Mantelabbildung der Bohrloch-Brunnenwand  zusammengerechnet. Die Lage der Sonde wird durch XYZ Beschleunigungsmesser erfasst, so werden Roll- und Neigungsbewegungen erfasst.

Die Optiken unterscheiden sich in Fischauge-, Sphärische Spiegel- und Drehspiegelsysteme.

  • Scanner Fischaugenoptik
    Das Fischauge, welches in axialer Blickrichtung angeordnet ist, erzeugt ein ca. 210° bis 220° Komplettbild. So wird alles in axialer Blickrichtung bis zur 90° Seitenansicht gleichzeitig in einem Bild angezeigt. Die Bilder werden entzerrt und hintereinander gesetzt zusammengerechnet. So entsteht eine komplette Mantelabbildung der Brunnenwand.
  • Scanner doppelte Fischaugenoptik nach vorne und hinten
    Das Fischauge erzeugt ein ca. 210° bis 220° Komplettbild. So wird alles in axialer Blickrichtung bis zur 90° Seitenansicht gleichzeitig in einem Bild angezeigt. Die Bilder werden entzerrt und hintereinander gesetzt zusammengerechnet. So entsteht zum einen eine komplette Mantelabbildung der Brunnenwand. Zum anderen kann das Befahrungsobjekt nachträglich digital am PC nachbetrachtet werden, wie mit einer Schwenkkopfkamera kann überall hingeschaut und geschwenkt werden. Beobachtungspunkte können von verschiedenen Seiten nachträglich noch einmal betrachtet und analysiert werden.
  • Scanner sphärische Spiegelsysteme
    Der sphärische Spiegel erzeugt ein Ringscheibenbild der Bohrloch- Brunnenwand. Die Bilder werden entzerrt und hintereinander gesetzt zusammengerechnet. So entsteht eine komplette Mantelabbildung der Brunnenwand. Die Messfahrt muss mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit kontinuierlich bis zum Abschluss durchgeführt werden.
  • Scanner Drehspiegelsysteme
    Drehspiegel mit 90° Seitenblick nehmen bei kontinuierlicher Drehung Einzelbilder der Bohrloch-Brunnenwand auf. Diese Einzelbilder werden zusammengerechnet und generieren eine komplette Mantelabbildung der Brunnenwand. Die Messfahrt muss mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit kontinuierlich bis zum Abschluss durchgeführt werden.
  • Ultraschallscanner (Sonic)
    Die Sichtbarmachung der Rohrwand bei undurchsichtigen Verhältnissen kann durch Ultraschallscanner erfolgen. Diese Technik wird schon sehr lange in der Bohrlochgeophysik angewendet. Die Rohrwand wird durch Ultraschall Laufzeitmessung abgetastet. Je nach Messsystem lassen sich sogar Informationen vom Bereich hinter der Rohrwand gewinnen. Die Messfahrt muss mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit kontinuierlich bis zum Abschluss durchgeführt werden. Mit modernen Scannköpfen können als Schwenkkopfsystem 3D Abbildungen in Blickrichtung generiert werden (siehe z.B. Blueview).

Eine Kamera für alles?

Es muss gesagt werden, dass es eigentlich mehrere Kamerasysteme braucht, um alle Grundwassermessstellen und Brunnen zu bearbeiten. Ein System muss auch noch Durchmesser von kleiner als 50 mm Durchmesser mit Axial-Radial oder Schwenkkopf befahren können. Ein weiteres System sollte als Axial-Radial oder Schwenkkopf Zoomkamera die größeren Brunnen befahren.

Einfache Brunnenkameras mit vertikalem Blick nach unten können viele Sachverhalte nicht zeigen, z.B. Filterschlitze, die meisten Schäden oder Probleme finden sich an der Brunnenwand.

Wenn versucht wird, mit einer Fischaugenoptik den Sichtbereich zu erweitern, ist dies mit einer Bildverzerrung verbunden. Mit moderner Auswertesoftware kann das Bild aber entzerrt werden.

Viele Sachverhalte sind aber an der Brunnenwand zu finden, also brauchte es den Seiten- oder Radialblick, um die Brunnenwand direkt und unverzerrt in Augenschein nehmen zu können.

Deshalb sind reine Axialkameras für eine gute Zustandserfassung ungeeignet.

Es gibt bei den professionellen Brunneninspekteuren zwei Fraktionen. Die eine Fraktion schwört auf Axial-Radialkameras mit Radialzoom, die andere auf Schwenkkopfkameras mit Zoom.

Jede Seite hat gute Argumente, am besten ist natürlich wenn beide Techniken vorgehalten werden können.

Das Axial-System hat folgende Vorteile:

Der konstruktive Aufwand ist am geringsten. Es sind wenige Dichtungsflächen vorhanden. Durch die minimierte Konstruktion mit kleinem Gehäuse ist die Gefahr eines Wassereinbruches gering. Der Gehäusedurchmesser kann klein bleiben. Es kann mit einfachen Mitteln eine hohe Druckdichtigkeit erreicht werden.

Das Axial-Radial-System hat folgende Nachteile:

Nachteil der Axial Technik ist, dass nur eine nach unten gerichtete Blickrichtung zur Verfügung steht.

Das Axial-Radial-System hat folgende Vorteile:

Der konstruktive Aufwand ist geringer. Es sind weniger offene Dichtungsflächen an den Drehgelenken vorhanden, in der Regel maximal eine. Wenn das Gehäuse komplett geschlossen bleibt, ist die Gefahr eines Wassereinbruches am geringsten. Der Gehäusedurchmesser kann klein bleiben. Es kann mit einfachen Mitteln eine hohe Druckdichtigkeit erreicht werden.

Das Axial-Radial-System hat folgende Nachteile:

Nachteile der Axial-Radial Technik sind, dass nur zwei Blickrichtungen zur Verfügung stehen und das bei eingeschränkten Sichtverhältnissen ohne jeden Kontrastunterschied orientierungslos, quasi blind gefahren werden muss. Bei geschlossenen Systemen sind die opaken Sichtzylinder für eine minimale Verzerrung des Bildes durch die radiale Krümmung verantwortlich. Spiegelungen durch interne LED Beleuchtung sind möglich.

Das offene Schwenkkopfsystem hat folgende Vorteile:

Der Vorteil der Schwenkkopfkamera ist der große Schwenkbereich, meist 220 ° sowie die Endlosrotation. Es kann fast überall hingeschaut werden, sogar bedingt zurück. So können Problemstellen von oben, schräg oben, seitlich und schräg unten betrachtet werden. Bei einragenden Objekten, Deformationen oder Löchern in der Brunnenwand können so Informationen über die dreidimensionale Struktur erlangt werden. Bei eingeschränkter Sicht kann versucht werden, über Drehung und Schwenkung einen Blickwinkel zu finden, bei dem noch etwas erkannt werden kann, um nicht orientierungslos, quasi blind fahren zu müssen. Parallele Laser können in Luft und in Wasser eingesetzt werden.

Das offene Schwenkkopfsystem hat folgende Nachteile:

Der konstruktive Aufwand ist höher. Bei einem offenen Schwenkkopf sind mindestens drei offene Dichtungsflächen vorhanden. Die Gefahr eines Wassereinbruches ist größer. Der Gehäusedurchmesser wird, der Konstruktion geschuldet, größer sein müssen. Bedingt durch die offenen Dichtungsflächen an den Drehgelenken sind der Dichtigkeit Grenzen gesetzt. Bei einem geschlossenen Schwenkkopf (Kuppelkamera), sind keine offenen Dichtungsflächen vorhanden. Die Gefahr eines Wassereinbruches ist geringer.

Das geschlossene Schwenkkopfsystem (Fischauge, Kuppel) hat folgende Vorteile:

Der Vorteil der Schwenkkopfkamera ist der große Schwenkbereich, meist 220 ° sowie die Endlosrotation. Es kann fast überall hingeschaut werden, sogar bedingt zurück. So können Problemstellen von oben, schräg oben, seitlich und schräg unten betrachtet werden. Bei einragenden Objekten oder Löchern in der Brunnenwand können so Informationen über die dreidimensionale Struktur erlangt werden. Bei eingeschränkter Sicht kann versucht werden, über Drehung und Schwenkung einen Blickwinkel zu finden, bei dem noch etwas erkannt werden kann, um nicht orientierungslos, quasi blind fahren zu müssen.

Bei einem geschlossenen Schwenkkopf sind keine offenen Dichtungsflächen vorhanden. Die Gefahr eines Wassereinbruches ist geringer. Der Gehäusedurchmesser wird kleiner sein.

Das geschlossene Schwenkkopfsystem hat folgende Nachteile:

Spiegelungen durch interne LED Beleuchtung sind möglich. Bei geschlossenen Systemen sind die opaken Sichtkuppeln für eine minimale Verzerrung des Bildes durch die Kugelkrümmung verantwortlich. Die Kuppel ist ohne Schutzkorb extrem empfindlich gegen Verkratzungen und/oder Bruch bei Kontakt.

Parallele Laser sind nur schwer zu justieren. Sie können, bedingt durch unterschiedliche Brechungswinkel, nur für Lufteinsatz oder Wassereinsatz im Werk eingestellt werden.

Inspektionsmöglichkeiten von horizontalen Wasserfassungssystemen

Der Großteil der betriebenen Brunnen sind vertikale Brunnen. Die bisher beschriebenen Technologien beziehen sich hauptsächlich auf den Kamerakopf. Dieser muss einfach hängend mit einem Kabelsystem in den Brunnen eingefahren werden.

Bei horizontalen Wasserfassungssystemen wie Horizontalfilterbrunnen, Quellfassungen, Horizontaldrainageleitungen und Rohrleitungen muss die Kamera entweder mit einem Schiebesystem in das horizontale Rohr eingeschoben werden, oder mit einen Fahrwagensystem in das Rohr eingefahren werden.

Kameras für Horizontalfilterbrunnen

Kleine Kameraköpfe können von einem Taucher mit einen Schiebestab in den horizontalen Brunnen eingeschoben werden. Dies ist aber sehr mühsam. Einfacher ist die Befahrung mit einem ferngesteuerten Fahrwagen mit einem montierten Kamerakopf.

Für Horizontalfilterbrunnen sind nur wenige fahrbare Kamerasysteme am Markt erhältlich.

Da die Fahrwagen und Kameraköpfe druckdicht bis mindesten 5 bar oder besser 10 bar seinen müssen und der Markt für Horizontalbrunnenkameras noch kleiner ist als für Bohrloch-Brunnenkameras, ist dieser Kameratyp für die Hersteller von Inspektionssystemen erst recht nicht interessant. Einige Servicefirmen haben sich mit Eigenkonstruktionen beholfen.

Alternativ können auch Tauchroboter, die sogenannten ROV’s, bei der Inspektion von großen Vertikalbrunnen und Horizontalbrunnen, Trinkwasserleitungen und Dückern zum Einsatz kommen. Die heute schon sehr kleinen Inspektionssysteme können ferngesteuert in das Inspektionsobjekt eingefahren werden. Durch ihre große Wendigkeit können sie überall hinfahren. Allerding werden die Propellerantriebe ggf. Material aufwirbeln und die Sicht beeinträchtigen.

Fahrwagenkameras für horizontalen Drainagesysteme

Für die Zustandserfassung von horizontalen Drainagesysteme kann die ganze Bandbreite der am Markt erhältlichen Kanalinspektionssysteme genutzt werden. Diese sind in der Regel mindestens 1 bar druckdicht.

Inspektionssoftware für die Brunneninspektion

Zur Speicherung der Inspektionsbilder und deren Weiterverarbeitung gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Mit Hilfe von Encoderkarten oder externen USB-Videokarten werden digitale Videoclips erstellt, welche automatisch der jeweiligen Feststellung oder dem Kommentar zugeordnet werden.

Aufnahmen gemäß MPEG-Standard garantieren den bestmöglichen Kompromiss zwischen Bild-Qualität und Dateigröße.

Qualitätsstufen:

MPEG1: gute Qualität, tiefe Bitrate (kleine Videodateien)
MPEG2: sehr gute Qualität, aber sehr hohe Bitrate (große Videodateien)
MPEG4: sehr gute Qualität mit variabler Bitrate (mittelgroße Videodateien)

Software-Encoding erlaubt die softwaregesteuerte Digitalisierung des Videosignals mit Hilfe des Computerprozessors. Die Verbindung zwischen Kamera und PC erfolgt über Frame Grabber, welche das analoge in ein digitales Kamerasignal umwandeln und dieses anschließend dem Betriebssystem zuführen. Man nennt diese Art der Kompression “Software-Encoding”, da die Videodaten mit Hilfe des Computerprozessors softwaregesteuert in eine Datei verpackt werden und kein spezieller Kompressions-Chip auf einer Encoderkarte mehr benötigt wird. Software-Encoding ist eine preisgünstige Alternative zum MPEG-Encoding. Eine Vielzahl auf dem Markt befindlicher Geräte ist in der Lage, analoge Signale aufzunehmen und an einen PC weiterzuleiten. Die Installation erfolgt über einen vom jeweiligen Hersteller gelieferten Treiber.

Ideal ist die Verwendung eines EDV-Programms zur Inspektion und Verwaltung der Wasserinfrastruktur. Diese sollte Funktionen für die Erfassung und Verwaltung von Inspektionsdaten wie Stammdaten, Inspektionsfilm und Einzelbilder (Bildschirmfotos) sowie Befahrungskommentare, die Speicherung der Daten in einer Datenbank sowie den Ausdruck dieser Daten als Inspektionsprotokoll mit einer graphischen Darstellung des Brunnenausbaus enthalten. Die Daten können mit dem integrierten Datensichtprogramm an den Auftraggeber weitergegeben werden. Zusätzlich sollte die nachträgliche Bearbeitung der Inspektionsdaten im Büro möglich sein.

Dieser Bericht  hat nicht den Anspruch auf Vollständigkeit. Die technische Entwicklung in der letzten Zeit sowie das verstärkte Auftreten von chinesischen Herstellern im Inspektionsbereich mit einer wachsenden, zum Teil geklonten Angebotsvielfalt, mit noch unbekannten Qualitäten, machen eine Recherche nicht leicht. Es hoffentlich gelungen eine einigermaßen gute Übersicht aufzulisten.

Top 10 der häufigsten Fehler mit Pumpen in Brunnen

Bei Brauch- und Trinkwasserbrunnen sind Unterwassermotorpumpen  unverzichtbare Bauteile, welche bei Totalausfall den Betrieb im wahrsten Sinne des Wortes trocken laufen lassen. Wenn dann nicht auf Stadtwasser umgestellt werden kann ist die Not groß! Die technisch ausgereiften Pumpen können selbst bei sorgfältigster Auswahl bei unsachgemäßer Anwendung schnell in Störung gehen. Deshalb gibt es gute Tipps zum richtigen Betrieb der Unterwasserpumpen.

  1. Pumpen nicht am Netzkabel aufhängen:
    Brunnenpumpen dürfen auf gar keinen Fall am Motorkabel aufgehängt werden. Bei Einbau der Pumpe muss das Gewicht der Pumpe und Steigleitung von einer selbsttragenden Leitung oder von einem Sicherungsseil abgefangen werden. Sonst drohen Kabelbruch und sogar Absturz der Pumpe.
  2. Knickstellen in der Steigleitung vermeiden:
    Scharfes Abknicken oder Quetschen reduziert die Fließgeschwindigkeit des Wassers in der Steigleitung oder Ablaufleitung. Dies kann zum frühzeitigen Verschleiß der Pumpe führen, weil die Pumpe immer mit Volllast gegen Wiederstand arbeitet und so nicht im optimalen Betriebspunkt läuft.
  3. Auf die richtige Drehrichtung achten:
    Bei Kraftstrompumpen ist immer auf die Drehrichtung des Motors zu achten. Schnell ist das Kabel falsch angeschlossen und dabei die Phase vertauscht worden, wobei das Drehfeld geändert wird. Ist ein Anlaufruck nach links zu spüren, stimmt die Drehrichtung und die Pumpe bringt volle Leistung.
  4. Generatorleistung oder Steckdosenabsicherung richtig bemessen:
    Bei Auslegung eines Stromgenerators oder bei Anschluss der Pumpe am Festnetz ist darauf zu achten, dass der Anlaufstrom der Pumpe vom Stromaggregat auch Leistungsmäßig geliefert werden kann und ebenfalls die Dauerleistung bei maximaler Förderleistung der Pumpe. Bei Netzanschluss muss auf die ausreichende Absicherung geachtet werden.
  5. Einbaulage beachten:
    Der Einlauf der Pumpe sollte über der Filterstrecke im Brunnen hängen. Wenn der Einlauf in unter der Filterstrecke liegt muss ein Kühlmantel am Pumpenmotor installiert werden, damit der Motor im Betrieb vom vorbeiströmenden Wasser ausreichend gekühlt wird.
  6. Netzkabel schützen:
    Immer auf die Kabelschutzschiene an der Pumpe achten. Das Kabel muss mit Kabelbindern oder Gummibindern an der Steigleitung befestigt werden, damit es nicht nach unten abrutscht und bei Ausbauarbeiten für Verklemmungen sorgen kann. So werden Kabelschäden vermieden.
  7. Keine Wartungsarbeiten mit Netzanschluss:
    Grundsätzlich die Pumpe vom Netz nehmen, wenn Wartungs- und Inspektionsarbeiten durchgeführt werden. Der Kontakt mit spannungsführenden Teilen ist dann ausgeschlossen. Kabelreparaturen nur durch Fachpersonal.
  8. Pumpenmotor nicht im Sand versinken lassen:
    Elektromotoren brauchen im Betrieb Kühlung. Wenn der Brunnen im Betrieb Sand fördert und der Motor im Sand/Schlamm versinkt, stiebt er den Wärmetod. Pumpen beim Einbau nicht auf dem Brunnenboden abstellen. Für ausreichend Abstand von der Brunnenwand sorgen. Der Motor sollte immer eine Nummer kleiner vom Durchmesser sein als der Brunnen.
  9. Pumpe nicht trocken laufen lassen:
    Unterwassermotorpumpen brauchen Wasser als Schmiermittel. Wenn die Pumpe trocken läuft fehlt die Schmierung und die Pumpe ist in Sekundenschnelle Schrott. Um das zu verhindern empfiehlt sich der Einbau eines Trockenlaufschutzes.
  10. Brunnenverschleiß überwachen:
    Regelmäßige Überprüfung der Pumpe und bei festgestellter Verockerung Befahrung des Brunnen mit einer Brunnenkamera können frühzeitig Veränderungen im Brunnen aufzeigen. Regelmäßige Pumpversuche mit Ermittlung der Förderleistung und des Absenkspiegel geben Hinweise auf einer Verringerung der Förderleistung. Grundsätzlich ist die Verringerung der Wasserförderung durch die Verstopfung der Brunnenfilter verursacht. Der Grund für die sogenannte Brunnenalterung sind die mit dem Betriebsalter zunehmenden Leistungsminderungen. Diese werden überwiegend hervorgerufen durch Verockerungen oder Versinterungen in den Brunnenrohren, Filterschlitzen und Kiesfiltern sowie im angrenzenden Locker- oder Festgestein. Bei der so genannten Verockerung werden infolge biologisch induzierter Prozesse, chemische Ausfällungen als Eisen- und Manganoxide gebildet, die die Filterstrecken der Brunnen dauerhaft verschließen können. Je länger die anfänglichen weichen Ablagerungen im Brunnen verbleiben, werden daraus nach ca. einem bis zwei Jahren steinähnliche Inkrustierungen (z.B.Geotit), welche mechanisch nicht mehr und chemisch nur noch bedingt gelöst werden können. Die Folge ist ein Verlust der Förderfähigkeit des Brunnens. Nach 10 % Leistungsverlust sollte ein Brunne Regeneriert werden um nicht dauerhaft geschädigt zu werden.

Hier ist noch ein nützlicher Link zum Bundesumweltamt für private Brunnenbesitzer: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf

Ursachen von Brunnenalterung

Förder- & Leistungsverluste und deren Ursachen

Zur Gewinnung von Trink- & Brauchwasser sowie zur Heizung oder Kühlung von Maschinen oder Gebäuden aus Grundwasservorkommen, werden Wasserfassungsanlagen wie zum Beispiel horizontale und vertikale Brunnen und Quellfassungen benötigt. Aufgrund von physikalischen, meteorologischen, hydrologischen, geologischen, chemischen und biologischen Gründen haben diese künstlich angelegten Wasserfassungen eine begrenzte Lebensdauer. Auch natürliche Wasseraustritte im Gelände wie Arteser, Geysire und Quellen unterliegen diesen Veränderungen, im Gegensatz zum Brunnen sind die Veränderungen allerdings sichtbar, wenn auch nur bei langfristiger Betrachtung.

Grundsätzlich stammt alles Grundwasser aus Niederschlagswasser, welches je nach Grundwasser Neubildungsrate, also dem Weg und der Versickerungszeit des Wassers bis zum Aquifer, von Wochen über Jahrzehnte bis zu Jahrtausenden reichen kann.

Im unverritzten Locker- oder Festgesteinsgebirge fließt das Grundwasser relativ langsam. Während in Lockersedimenten das Grundwasser durch die nutzbaren Porenräume der der jeweiligen anstehenden Kornfraktionen, welche von Blöcken über Kies und Sand bis zu Schluffkorn und Ton reichen und je nach Genese also Entstehung von Kantig bis gerundet anzutreffen sind. Sind die nennenswerten Wege von nutzbarem Grundwasser im Felsgestein in der Regel auf Risse und Klüfte sowie Kaarsthohlräume begrenzt. Die nutzbaren Porenräume in porösen Gesteinen wie z.B. Sandstein sind für die Förderung von Wasser zu gering.

Je nach dem jeweiligen Durchlässigkeitsbeiwert der anstehenden durchströmten Gebirgsformation fließt das Grundwasser mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von Metern pro Jahr bis zu 100 m pro Tag.

  • Blöcke
  • Kies
  • Sand
  • Schluff
  • Ton
  • Riss
  • Kluft
  • Kaarst
  • Molasse

Während des Durchströmens des anstehenden Gebirges werden lösbare Stoffe vom Grundwasser aufgenommen und weitertransportiert. Im Grundwasser lebende Organismen leben von diesen Inhaltsstoffen und verstoffwechseln diese. Aufgrund der geringen Platzverhältnisse sowie der geringen Durchflussrate und des dürftigen Nahrungsangebotes ist die Besiedlungsdichte jedoch sehr gering.

Brunnenalterung durch chemisch induzierte Prozesse (Ausfällung)

Während des quasi laminaren Fließens des Grundwassers im Gebirge stellt sich ein chemisch / physikalisches ein Gleichgewicht ein. Das bedeutet, dass bei relativ gleichmäßiger Fließgeschwindigkeit, Temperatur und hydrostatischem Druck ein in etwa stabiles Gemisch entsteht, welches dem Grundwasser einen chemisch-physikalischen (Fingerabdruck) verleiht. Dieser Fingerabdruck sind die hydrologische Wasserparameter des Grundwassers wie z.B.:

Physikalische Parameter:

  • Temperatur
  • Leitfähigkeit
  • pH Wert
  • gelöster Sauerstoff
  • Redox Potential

Chemische Inhaltsstoffe wie:

  • Eisen
  • Mangan
  • Calzit
  • Aluminium
  • Schwermetalle

Gase wie :

  • Methan
  • Kohlendioxid

Biologische Organismen wie:

  • Eisenreduzierer
  • Manganreduzierer

Nähert sich das Grundwasser dann der Wasserfassung, zum Bespiel einem verkiesten, vertikalen Bohrbrunnen mit Filterrohr und Unterwassermotorpumpe, ändern sich alle bisherigen Rahmenbedingungen. Das Grundwasser wird zum Brunnen hin beschleunigt, der hydrostatische Druck nimmt ab, aus dem laminaren Fließen wird eine turbulente Strömung, die Temperatur im Brunnen nimmt durch die Abwärme des Unterwassermotors zu, Luftsauerstoff wird vom Grundwasser aufgenommen und ggf. verschiedene Grundwässer mit unterschiedlicher Mineralisierung vermischen sich. Im Fassungsbereich des Brunnens bildet sich ein Absenktrichter rund um den Brunnen welcher sich geometrisch nach der Fließrichtung des Grundwassers und der Durchlässigkeit der anstehenden Gebirgsschichten sowie der Filterschüttung und des Filterrohraufbaus sowie der Fördermenge ausbildet.

Diese drastischen Veränderungen führen im Brunnen zu einer Aufhebung des chemisch-physikalischen Gleichgewichtes des Grundwassers. Dies kann zur Folge haben, dass sich bislang im Grundwasser gelöste Stoffe durch Sauerstoffeintrag Ausfällen und zur sogenannten Verockerung führen.  Dabei werden zum Beispiel im Wasser gelöstes zweiwertiges Eisen Fe2+ und Mn2+, als Eisenhydroxid bzw. Manganhydroxid ausfallen. Dabei hängt die Reaktionsgeschwindigkeit stark vom pH-Wert ab, nimmt aber durch die autokatalytische Wirkung von bereits gebildeten Oxiden stark zu. Da die Oxidation von Eisen und Mangan unterschiedliche Redoxpotenziale erfordert, treten entweder rostbraune Eisenverockerungen oder schwarze Manganverockerungen auf, aber nur selten beides. Wo beide Mineralisierungen im Grundwasser vorhanden sind, wird zunächst nur das Eisen oxidiert. Die Ablagerungen unterliegen generell einem Alterungsprozess, bei dem zunächst stark wasserhaltige amorphe Oxide in dichtere kristalline Formen übergehen, die dann stabiler und schlecht lösbar sind.  Eisenbedingte Inkrustationen treten meist in Form von Ferrihydrit (Fe5HO8 x 4 H2O) und Goethit (FeOOH) auf. [1]

Durch den Druckabfall (Entspannung des Grundwassers) können gelöste Gase wie Kohlendioxid austreten und den Chemismus des Wassers empfindlich verändern. Dies kann zur Versinterung, der karbonatischen Ausfällung von Karbonaten führen.

Die Ausfällungen beginnen im Bereich der Bohraureole, also der Übergang vom anstehenden Gestein zur Brunnenbohrung. Aufgrund des höheren Porenraumes und des beschleunigten Wasserflusses ist der Filterkies der nächste betroffene Ablagerungsort. Filterschlitze sowie das Pumpeneinlaufsieb, die Pumpenhydraulik und die Steigleitung sind die nächsten am stärksten befallenen Stellen weil diese mit einer hohen Durchflussrate, mit hoher Strömungsgeschwindigkeit das größte Mineraldargebot bieten um Ausfällungen zu erzeugen.

Brunnenalterung durch biologisch induzierte Prozesse (Ausfällung)

Bakterien wie Leptothrix ochracea, Leptothrix crassa, Thioba-zillus ferrooxidans verursachen die biologische Verockerung. Diese Bakterien sind nahezu überall im anstehenden wassergefüllten Gestein vorhanden, sind aber nicht eigenbeweglich und daher auf Nährstoffzufuhrangewiesen. Die hierdurch hervorgerufenen Ablagerungen finden sich daher in den Zustrombereichen des Brunnens auch weit unterhalb des Wasserspiegels und in größerer Entfernung von der Brunnenmitte. Zusätzlich poren-/schlitzverkleinernd wirken die Mengen an Biomasse, die durch das Bakterienwachstum entstehen. Dies gilt insbesondere für nährstoffreiche Wässer, in denen zusätzlich kohlenstoffverwertende Bakterienarten Biofilme bilden.

Eisenhydroxid

Der Eisengehalt des Wassers ist hierbei nicht allein das entscheidende Kriterium. Die Betrachtung des Stoffwechsels der an der Verockerung beteiligten Bakterien verdeutlicht, warum mehrere Faktoren zusammenspielen müssen. Das im Grundwasser gelöste Eisen dient den Bakterien bei der Eisenoxidation lediglich als Elektronenquelle für ihren Stoffwechsel. Entscheidend ist aber, dass gleichzeitig Sauerstoff im Umfeld der Bakterien vorhanden ist. Nur dadurch können die Bakterien Elektronen an den Sauerstoff abgeben und gelöste zweiwertige Eisenionen werden in unlösliches Eisenhydroxid umgewandelt. Bei hohen Sauerstoffkonzentrationen kann sich unlösliches Eisenhydroxid zusätzlich auch ohne Beteiligung von Bakterien rein chemisch bilden. Da einigen Bakterien neben Sauerstoff jedoch auch Nitrat als sogenannter „Elektronen-empfänger“ dienen kann, können auch Brunnen von Verockerung betroffen sein, in denen keine direkten Sauerstoffeinträge stattfinden. Neben diesen über ihren Energiestoffwechsel als Eisenbakterien klassifizierten Organismen existiert auch eine Reihe von Bakterien, die ihren Energiebedarf über im Wasser gelöste verwertbare organische Stoffe abdecken. Eine Eigenschaft haben jedoch die meisten der verockerungsrelevanten Bakterien: Sie verfügen über bemerkenswerte strukturelle Eigen- schaften. Viele von ihnen bilden nanoröhrenartige Scheiden, lange Stiele oder großflächige Filamente, an deren Ober-fläche das Eisenhydroxid abgelagert wird. Wahrscheinlich ist es erst durch diese ganz spezifischen Strukturen überhaupt möglich, zweiwertiges Eisen in großen Mengen als Eisenhydroxid abzuscheiden, da sich die in den Ablagerungen befindlichen Bakterien sonst mit ihren Abfallprodukten von der weiteren Nährstoffversorgung abschneiden würden. Diese Kombination aus organischen flexiblen Trägern und anorganischen harten Ablagerungen ist auch einer der Gründe für die hohe Stabilität der Beläge, die selbst Einlaufsiebe von Pumpen problemlos überwuchern und stärksten Scherkräften wiederstehen.

Besiedlungsflächen

Dieses Prinzip der Kombination unterschiedlicher Materialien, welches sich der Mensch beispielsweise auch beim Stahlbeton zunutze macht, sorgt dafür, dass die Verockerungsbakterien optimal von den hohen Strömungsgeschwindigkeiten und der damit verbundenen guten Nährstoffversorgung im Brunnen profitieren können. Frei schwimmende Bakterien, die sich mit gleicher Geschwindigkeit wie das umgebende Medium fortbewegen, könnten ihre Nährstoffe lediglich durch Diffusion aus einem relativ schmalen Bereich des sie umgebenden Wassers beziehen. Daher bietet ihre Anheftung an Kies und andere Oberflächen in eher nähr-stoffarmen Umgebungen deutliche Vor-teile. Durch diese, in der Welt der Bakterien weit verbreitete, „sessile“ Lebensweise können von den an der Oberfläche haftenden Zellen lediglich die stetig an ihnen vorbeiströmenden Nährstoffe eingesammelt werden. Je stärker die Strömung, desto mehr Nährstoffe stehen den im Brunnenumfeld lebenden Bakterien zur Verfügung. Daher wird klar, dass gerade die Bereiche höchster Strömung (wie z. B. das Pumpeneinlaufsieb) besonders attraktive Besiedlungsflächen darstellen. Die Anlagerung erfolgt hierbei keinesfalls immer nur zufällig und passiv, vielmehr haben Bakterien Strategien entwickelt, sich aktiv und sehr nachhaltig mit einer Oberfläche zu verbinden. Einer der wichtigsten Mechanismen ist hierbei die Ausscheidung von sogenannten extrazellulären polymeren Substanzen (EPS). Dieses schleimartige Gemisch – bestehend aus den unterschiedlichsten Polysacchariden und Proteinen – dient nicht nur als eine Art Klebstoff für die bereits angehefteten Bakterien, sondern vor allem als Wegbereiter für die weitere Besiedlung. Durch ein Wachstum innerhalb einer derartigen Biofilmmatrix ist es Bakterien möglich, sogar entgegen extrem starken Strömungen wie ein langsam kriechender Organismus jedwede Oberfläche zu besiedeln.

Biofilm

Die Struktur des Biofilms passt sich hier-bei sehr dynamisch den vorherrschenden Strömungsverhältnissen an. So zeigt sich, dass die Biofilme, die starken Scherkräften ausgesetzt sind, zwar gemeinhin zunächst dünner, aber im Inneren auch wesentlich kompakter und widerstandsfähiger sind. Erreichen derartig kompakte Biofilme erst eine bestimmte Dicke, sind sie nur noch sehr schwer mechanisch angreifbar.

(Verockerungsanalytik für eine längere Brunnenlebensdauer, Dipl.-Ing. Oliver Thronicker, Prof. Dr. Ulrich Szewzyk)

Brunnenalterung durch Materialförderung

Die Kiesschüttung, also der Filterkies sowie die Schlitze des Filterrohres haben nicht nur die stützende Funktion des Brunnenausbaus sondern auch die filternde Funktion. Sie sollen alles im Gebirge anstehende Korn über halb der Schluffgrenze, als 63 μ Korngröße vom Brunnen fernhalten. Dafür muss die Filterschüttung sowie die Schlitzweite entsprechend dimensioniert sein um diese Bedingung erfüllen zu können. Vor Erstellung des Brunnens ist deshalb die Ermittlung der Siebline des anstehenden Gebirges sowie der Wasserandrang zu ermitteln um den Brunnen fachgerecht planen und ausführen zu können. Die Entwicklung des Brunnens nach der Erstellung ist die wichtigste Maßnahme um den Brunnen im Betrieb, sandfrei und nachhaltig betreiben zu können.

Bei nicht fachgerechter Ausführung oder zu starker Brunnenalterung durch verstopfte Filterbereiche kann es zu Materialförderung im Brunnen kommen.

Der Transport von Schluff und Sand in und durch den Filterkies kann bei unsachgemäß ausgeführten Brunnen zu vorzeitiger Alterung durch äußere und innere Kolmation, Versandung und Verlandung, Verschleiß der Brunnenpumpe, Verschleiß des Brunnenausbaus und bei dauerhaftem Materialentzug zu Auflockerungsbereichen im Gebirge und damit zu Absenkungen oder Tagesbrüchen an der Tagesoberfläche führen. Dadurch kann es zum Totalverlust des Brunnens kommen.

Bei zu weit fortgeschrittener Brunnenalterung durch verstopfte Filterbereiche kann in den noch durchflossenen Filterbereichen die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers soweit erhöht werden, so dass die Grenzgeschwindigkeit des Wasser überschritten und die Schleppkräfte des Wassers aktiviert werden welches zu Sandführung führt.

Verschleiß des Ausbau Materials

Viele Bauteile eines Brunnens unterliegen im laufenden Betrieb einem Materialverschleiß welcher durch physikalische und oder chemische Prozesse verursacht wird.

Korrosion

Die Korrosion von Ausbau und Ausrüstungsmaterialien ist ein wichtiger Alterungsgrund. Unbeschichteter Stahl (schwarzer Stahl), mit Kunststoff beschichteter Stahl, verzinkter Stahl und auch Edelstahl sind anfällig für Korrosion.

Bei unbehandeltem Stahl ist die Metalloberfläche dem chemischen Angriff schutzlos ausgeliefert und es ist nur eine Frage der Zeit bis das Metall vollständig weggerostet ist. Die ist vor allem ein Problem von Brunnen die ursprünglich nur temporär betrieben werden sollten und die Nutzungsdauer dann unzulässigerweise überschritten wird. Von Pfusch am Bau ….!

Beschichteter Stahl wurde lange verwendet und wird immer noch eingesetzt, weil er relativ leicht und günstig herzustellen ist. Edelstahl war im 20. Jahrhundert relativ teuer war und auch die Herstellung der Ausbaurohre bei den Lieferanten musste erst etabliert werden musste. Bei Beschichtetem Stahl waren die ersten Beschichtungssysteme mit einem gummiartigen Material überzogen welches über einen längeren Zeitraum seine Weichmacher ins Wasser abgegeben hat. Dadurch wurde die Beschichtung bruchig und durch die Risse konnte Wasser an den Stahl gelangen. Diese Brunnen sind in der Regel nach 40 bis 50 Betriebsjahren dringen sanierungsbedürftig. Moderne Beschichtungssysteme halten deutlich länger. Allerdings sind beschichtete Brunnen anfällig für Beschädigung der Beschichtung (Vorsicht bei Regeneriermaßnahmen). An Schadstellen kommt es dann unweigerlich zu Korrosion.

Auch Edelstahl kann im Grundwasser korrodieren. Die falsche Edelstahlsorte, Behandlungsfehler bei der Herstellung, elektrochemische Korrosion durch falsche Materialpaarung, Einsatz von Chlor bei der Desinfektion oder Säure bei chemischer Regenerierung sowie Lochfras durch Ableitströme können Edelstahlausbauten und Ausrüstung zerstören. Auch Bakterien können Lochfras bei Edelstahlrohren im Brunnen erzeugen.

Mechanischer Stress

Ausbaurohre aus Steinzeug, PVC, PE oder GFK können bei Einwirkung zu großer Kräfte wie Stöße, Seitendruck, vertikaler Verschiebungen reißen oder brechen. Scheuerschäden von anliegenden Pumpen oder Steigleitung und Vibrationsschäden oder Strahlschäden durch Ausbläser an Pumpen oder Steigleitung durch Lochfras oder defekte Dichtungen sind ebenfalls möglich.

Bei OBO Kunstharz Pressholzfilter können sich einzelne Schichten des verleimten Holzes ablösen, Pilze und Bakterien können Zersetzungsprozesse auslösen.

Meteorologische & Hydrologische Einflüsse

Veränderung der Wasserspiegel durch Trockenheit, Überflutung, Überbeanspruchung des Aquifers oder durch bergbauliche Einflüsse, können erheblich zur Alterung von Brunnen führen.

Veränderungen des Wasserspiegels können zu einer Veränderung der Wasserchemie führen. Durch Luftsauerstoff induzierten Oxidationsprozesse können sich im trockengefallenen Gebirge Eisen- und Manganoxide oder Sulfide bilden welche beschleunigte Verockerungen im Brunnen erzeugen können. Dazu können kommen, verringerter Wasserandrang und freifallende Filterstreckenbereiche.

Bei Überflutungs- oder in Bergsenkungsgebieten können Grundwasserspiegel ansteigen und Brunnen artesisch werden.

Hier ist auf das Erfordernis eines kontinuierlichen Brunnenmonitorings hinzuweisen.

Leistungsfähigkeit der Wasserfassungsanlage

Wie schon erwähnt ist nach der gewissenhaften Voruntersuchung und Planung sowie der fachgerechten, dem gültigen DVGW Regelwerk und dem Stand der Technik entsprechend ausgeführten Brunnenbauwerk, die Entwicklung des Brunnens die wichtigste Maßnahme bei Herstellung einer Wasserfassungsanlage, zur Erreichung der höchst möglichen und dauerhaften Ergiebigkeit.

Wenn hier gespart wird, zahlt sich das nur für den Brunnenbauer und den Regenerier aus!

Warten Sie Ihren Brunnen!

8 Tipps zur Wartung (Erhaltung) Ihres Brunnens

1. Versuchen Sie nicht, Ihren Brunnen selbst zu Warten!
2. Vorbeugende Wartung ist auf lange Sicht kostengünstiger
3. Machen Sie einige Hausaufgaben, bevor Sie Ihr Wasserbrunnen-System warten lassen
4. Führen Sie einige einfache fortlaufende Schritte aus, um Ihren Brunnen zu erhalten
5. Verwenden Sie qualifizierte Fachkräfte
6. Verstehe das Problem
7. Alte Brunnen finden
8. Bevor Sie Ihr Wasser testen, prüfen Sie, ob Ihr Brunnen-System sauber ist

  1. Versuchen Sie nicht, Ihren Brunnen selbst zu Warten!

Wenn Brunnenbesitzer versuchen, ihre eigenen Brunnen zu warten, können sie das Problem normalerweise nicht lösen oder verschlimmern. Qualifizierte Fachbetriebe für Brunnenbrunnen-Systeme verwenden spezielle Ausrüstungen, Materialien und Techniken, um die Brunnenanlagen betriebsbereit zu halten und die Wasserversorgung sicher zu gestalten.
Jedes Mal, wenn ein Brunnenbesitzer eine Brunnenkappe entfernt und versucht, den Brunnen auf irgendeine Weise zu warten, besteht die Möglichkeit, ungewollt bakterielle oder andere Verunreinigungen in den Brunnen einzubringen. Es besteht auch die Möglichkeit, Gegenstände (z. B. Werkzeuge) in den Brunnen / Bohrloch fallen zu lassen, die Pumpe im Brunnen bei einem Ziehversuch zu Verklemmen um sie zu Wechseln oder beim Arbeiten mit Tauchpumpen Stromschläge zu verursachen.
Es ist immer am besten, einen qualifizierten, zugelassenen Wasserbrunnen-Vertragspartner zu kontaktieren, um jegliche Art von Service an Ihrem Brunnen durchzuführen

  1. Vorbeugende Wartung ist auf lange Sicht kostengünstiger

    Oft ist es eine menschliche Natur, Ausgaben auf ein Mindestmaß zu beschränken und alles selbst machen zu wollen, insbesondere wenn es sich um in Privatbesitz befindliche Brunnen handelt.
    Was häufig passiert, ist, dass ein kleines, leicht zu korrigierendes Problem zu einem großen, komplizierten, viel teuren Problem wird. Normalerweise genügt ein sehr einfacher Check alle 2 oder 3 Jahre Ihres Brunnen- und Pumpensystems, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten.
    Nur wenige Leute argumentieren, dass vorbeugende Wartung unklug ist, also auf Verschleiß zu fahren und den Brunnen quasi bis zum Totalausfall zu betreiben. Zum Vergleich denken Sie bitte mal an Ihr Auto, wie lang würde es ohne Wartungsservice fahren? Noch wichtiger ist der folgende Sachverhalt, Autowerkstätten gibt es an fast jeder Straßenecke und ein Reparaturtermin ist in der Regel kurzfristig erhältlich, aber Brunnenbauer und Brunnenservice Fachfirmen sind in Ihrer Nähe nur wenige zu finden und sind fast immer voll ausgebucht. Was dies für Besitzer von Brunnenanlagen doppelt wichtig macht, ist, dass Sie das konsumieren, was aus diesem Brunnen kommt, nämlich Trinkwasser. Es ist also eine Frage der Gesundheit sowie der Bequemlichkeit und der Kosten.

  2. Machen Sie einige Hausaufgaben, bevor Sie Ihr Wasserbrunnen-System warten lassen

    Eine Brunnenwartungsüberprüfung sollte vier Komponenten umfassen:
    3.1 Pumpversuch zur Bestimmung der Systemleistung zusammen mit einer Überprüfung des Wasserstandes vor und während des Pumpens (falls möglich), der Leistung des Pumpenmotors (Ampellast, Erdung und Netzspannung prüfen), Kontakt des Drucktanks und des Druckschalters sowie allgemeine Wasserqualität (Geruch, Trübung usw.).

    3.2 Eine Inspektion der Brunnenausrüstung, um sicherzustellen, dass sie hygienisch ist (z. B. ist der Deckel Ihres Brunnenkopfes in gutem Zustand) und den örtlichen Vorschriften entspricht.

    3.3 Ein Test Ihres Wassers auf Coliforme- und Ecoli-Bakterien. Dies muss einmal im Jahr durchgeführt werden, wenn Sie der Brunnenbesitzer sind.

  3. Führen Sie einige einfache fortlaufende Schritte aus, um Ihren Brunnen zu erhalten
  • Verwenden Sie immer zertifizierte Brunnenbauer und Pumpeninstallateure, wenn ein Brunnen errichtet, eine Pumpe installiert oder das System gewartet wird.
  • Es wird eine jährliche Überprüfung der Brunnen empfohlen, einschließlich eines Bakterientests. Jede Trinkwasserquelle sollte bei jeder Änderung des Geschmacks, des Geruchs oder des Aussehens oder bei jeder Wartung eines Wasserversorgungssystems überprüft werden.
  • Halten Sie gefährliche Chemikalien wie Farbe, Dünger, Pestizide und Motoröl von Ihrem Brunnen fern.
  • Überprüfen Sie regelmäßig die Brunnen-Abdeckung oder den Brunnenkopf auf dem Brunnenrohr, um sicherzustellen, dass sie in gutem Zustand sind.
  • Halten Sie stets eine ordnungsgemäße Trennung zwischen Ihrem Brunnen und Gebäuden, Abfallsystemen oder chemischen Lagereinrichtungen ein. Ihr professioneller Auftragnehmer kennt die Regeln.
  • Erlaube keine Wasserrückfluß (Einbau und regelmäßiger Check eines Rückschlagventils).
  • Halten Sie bei der Landschaftsgestaltung um die Brunnenstube den Zugang zum Brunnen mindestens 40 cm über dem Boden, so dass er bei Starkregen Überflutungssicher ist. Neigen Sie den Boden vom Brunnen weg, um eine gute Drainage zu gewährleisten. Wenn Möglich zäunen Sie den Brunnen ein. Der Brunnen sollte keine Parkfläche, Abstellfläche sein und auch nicht in Fahrwegen liegen.
  • Seien Sie vorsichtig beim Arbeiten oder Mähen um Ihren Brunnen. Ein beschädigtes Gehäuse oder Deckel könnte den hygienischen Schutz Ihres Brunnens gefährden. Stapeln Sie nicht Schnee, Blätter oder anderes Material um Ihren Brunnen.
  • Bewahren Sie Ihre Wasserrechtliche Erlaubnis und Ihre Brunnenakte an einem sicheren Ort auf. Dies ist ein gesetzliches Dokument.
  • Achten Sie auf Änderungen in Ihrem Brunnen, in der Umgebung Ihres Brunnens oder in dem von ihm bereitgestellten Wasser.
  • Wenn Ihr Brunnen das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht hat (in der Regel mehr als 40 Jahre), lassen Sie Ihren Brunnen nach der Errichtung Ihres neuen Systems von Ihrem qualifizierten Brunnenbauunternehmen ordnungsgemäß aufgeben (Rückbau).
  1. Verwenden Sie qualifizierte Fachkräfte

Wenn Ihr Brunnen Service benötigt, versuchen Sie, einen qualifizierten Auftragnehmer für Brunnenbau-Systeme zu finden. Hier sind einige Überlegungen:
• Stellen Sie sicher, dass Sie einen zertifizierten Auftragnehmer auswählen, um die Arbeit auszuführen.
• Ist der Auftragnehmer als Fachfirma durch die Zertifizierung Bau oder DVGW nach DVGW Arbeitsblatt W120-1 zertifiziert? Die Zertifizierung nach DVGW-Arbeitsblatt  W 120-1 für den Brunnenbau inkl. Betrieblichen Managementsystem (BMS) fördert nicht nur eine höhere Akzeptanz und Transparenz den Kunden gegenüber sondern vor allem auch die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen. Außerdem bescheinigen Sie die Qualität gegenüber Kunden und Geschäftspartnern durch den neutralen Nachweis eines Dritten und geben Ihnen Sicherheit. Das W 120-Zertifikat wird von Auftraggebern und Genehmigungsbehörden für Brunnenbau, Service, Sanierungs- und Regenerierarbeiten als Nachweis der Fachkunde, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit akzeptiert und gefordert.
• Verfügt der Auftragnehmer über eine geeignete Ausrüstung, um die Arbeit zu erledigen?
• Hat der Auftragnehmer eine angemessene Haftpflichtversicherung, um Sie zu schützen?
• Ist der Auftragnehmer mit den geltenden Sicherheits- und Gesundheitsvorschriften vertraut?
• Wie ist der Ruf des Auftragnehmers bei früheren Kunden? Haben Sie keine Angst, nach Referenzen zu fragen.
• Erstellt der Auftragnehmer ein schriftliches, detailliertes Angebot mit einzelnen Leistungspositionen, in dem die Bedingungen für die Tätigkeit angegeben sind?
Dieser letzte Punkt ist sehr wichtig. Wenn Sie nicht wissen, was ein Auftragnehmer für seinen angegebenen Preis tut, können Sie die Angebote nicht vergleichen und sich nicht für ein Angebot entscheiden. Ein schriftlicher Vertrag schützt Sie und den Auftragnehmer auch im Falle von Unstimmigkeiten über den Umfang oder die Kosten der Arbeiten.

Für ein Bohrloch/Brunnen kann der Vertrag Folgendes enthalten:
• Der Haftpflichtversicherungsschutz des Eigentümers und des Auftragnehmers
• Eine Erklärung, dass alle Arbeiten den geltenden Vorschriften und Vorschriften entsprechen
• Durchmesser und Dicke des verwendeten Brunnenrohres, Bohrdurchmesser, Schlitzweiten, Filterkiesdurchmesser
• Art der verwendeten Brunnenentwicklungs- und Ertragsbewertungsverfahren
• Die Art des installierten Bildschirms, falls erforderlich
• Die Art der verwendeten Brunnenkopfes oder Dichtung
• Desinfektionsverfahren
• Aufräumarbeiten einschließlich sämtlichem Material, das am Bohrstandort aufgegeben wurde
• Ein voraussichtlicher Starttermin für die Bohrung
• Eine Garantie für Material und Verarbeitung
• Eine Erklärung, dass der Auftragnehmer die Arbeit erledigen und gegebenenfalls die Erstarbeit korrigieren kann
Der Vertrag sollte auch die Gebühren aufführen. Die Einordnung kann die Kosten für das Bohren pro Bohrmeter, andere Materialien (dh den Antriebsschuh, Mörtel und Bohrlochdeckel), andere Vorgänge (dh Mörtel, Entwicklung, Testpumpen und Desinfektion), tieferes Bohren und / oder ein zweites Bohrloch umfassen eine ausreichende Wasserversorgung, Aufgeben und Abdichten, falls dies erforderlich sein sollte, und alles, was nicht in der Spezifikation enthalten ist.

  1. Verstehe das Problem

Wenn Ihr Brunnen gewartet werden muss, lassen Sie den Auftragnehmer das Problem so erklären, dass Sie es verstehen, und prüfen Sie dann Möglichkeiten zur Behebung des Problems.
Brunnen Besitzer sind manchmal frustriert, weil sie ihr Wasserfassungsystem nicht kennen und daher nicht verstehen, was daran falsch ist, wenn Service erforderlich ist. Manchmal stellt der Brunnenbesitzer keine Fragen oder der Auftragnehmer erklärt das Problem und / oder die Lösung nicht ausreichend.
Haben Sie keine Angst, Fragen zu stellen, bis Sie zufrieden sind. Wenn Sie das Problem verstanden haben, sollten Sie mit dem Auftragnehmer nach Lösungsmöglichkeiten suchen. Diese Art des Dialogs ist wichtig, weil manchmal unterschiedliche Gründe für ein Problem des Brunnenbrunnensystems und folglich unterschiedliche Lösungen vorliegen können.
Im Laufe der Zeit kann beispielsweise die Wassermenge, die ein Brunnen ergibt, abnehmen. Manchmal liegt das daran, dass der Wasserspiegel sinkt. Zu anderen Zeiten kann es durch Verstopfen oder mineralische Verkrustung des Brunnensiebs, Grundgesteinsformation oder das Füllen von Öffnungen in der geologischen Formation um den Brunnen herum entstehen, aus denen Wasser fließt. Keine Lösung löst alle diese Probleme.
Wenn Sie mit Ihrem Auftragnehmer zusammenarbeiten, um die richtige Ursache oder Ursache von Problemen zu verstehen, können Sie Ihr Selbstvertrauen und Ihren Komfort bei der Entwicklung von Lösungen erhöhen.

  1. Alte Brunnen finden

Führen Sie eine Bestandsaufnahme Ihres Eigentums durch, um festzustellen, ob alte, ungenutzte Brunnenanlagen vorhanden sind.
Wenn Sie in einer Gegend leben, in der die Menschen Brunnen nutzen, befindet sich möglicherweise ein alter, ungenutzter Brunnen auf Ihrem Grundstück. Es gibt sehr viele von ihnen im ganzen Land. Verlassene Brunnen sollten aus verschiedenen Gründen von einem qualifizierten, zertifizierten Auftragnehmer / Techniker für Wasserbrunnen ordnungsgemäß versiegelt / aufgegeben werden.
Erstens können verlassene Brunnen einen direkten Weg für die Kontamination des Grundwasserleiters darstellen, möglicherweise den gleichen, den Sie für Trinkwasser verwenden. Häufig hat ein verlassener Brunnen keine Brunnenkappe, oder die Kappe wird zerbrochen, wodurch Wanzen, Nagetiere oder Gegenstände in den Brunnen gelangen. Zu anderen Zeiten hat sich der Verguss um das Bohrlochgehäuse so verschlechtert, dass kontaminiertes Oberflächenwasser in das Bohrloch eindringen kann. Verlassene, von Hand gegrabene Brunnen sind nicht nur besorgniserregend, sie können auch eine physische Gefahr für Menschen darstellen, die in sie hineinfallen können.
Grundbesitzer sollten den Standort von alten oder außer Betrieb befindlichen Brunnen finden. Hinweise zu ihrem Standort sind:
• Rohre ragen aus dem Boden
• Kleine Gebäude, die möglicherweise ein Haus waren
• Depressionen im Boden
• Das Vorhandensein von Gewölben oder Gruben aus Beton, die möglicherweise mit Holz oder Metallplatten bedeckt sind
• Außer Betrieb befindliche Windmühlen befinden sich wahrscheinlich in der Nähe eines alten Brunnens
Andere Hinweise können von alten Karten, Plänen oder Eigentumsdokumenten stammen; Informationen von Nachbarn; Ergänzungen zu alten Häusern (in der Vergangenheit wurden Brunnen gewöhnlich in Kellern oder unter Veranden errichtet, um das Einfrieren der Wasserpumpen zu verhindern und im Winter den Zugang zu erleichtern).
Sobald festgestellt wird, dass ein Brunnen derzeit oder zukünftig nicht mehr genutzt werden kann, kann ein qualifizierter Wasserbrunnenbauer / -techniker ihn ordnungsgemäß aufgeben. Versuchen Sie nicht, einen alten, unbenutzten Brunnen selbst zu versiegeln! Dies erfordert spezielle Ausrüstungen und Techniken, um alles aus dem Brunnen zu entfernen und von unten mit einem speziellen Mörtel zu füllen. Gewöhnlicher Zement ist kein hygienischer Verschluss für einen aufgegebenen Brunnen.

  1. Bevor Sie Ihr Wasser testen, prüfen Sie, ob Ihr Brunnen-System sauber ist

Ein häufiger Fehler, den Hausbesitzer machen, besteht darin, ihr Brunnenwasser zu testen, ohne vorher sicher zu sein, dass das Brunnensystem sauber ist. Dazu gehört der Probenahmehahn, mit dem Sie die Wasserprobe entnehmen. Spülen Sie Ihren Druckbehälter und alle Filter auch vor der Probenahme angemessen aus. Die Prüfung von Wasser aus einem verschmutzten Brunnen kann zu Fehlalarmen führen, die auch bei sauberem Grundwasser zu Verunreinigungen führen.
Andere mögliche Indikatoren für ein verschmutztes System können trübes Wasser, geringer Wasserdurchfluss oder Geschmacks- und Geruchsprobleme sein. Es kann sein, dass Ihr Brunnen selbst eine Reinigung benötigt.
Wenn Testergebnisse auf Ecoli-Bakterien und / oder coliforme Bakterien schließen lassen oder wenn Sie trübes Wasser, geringen Wasserdurchfluss oder Geschmacks- und Geruchsprobleme feststellen, wird empfohlen, dass Ihr Brunnen von einem qualifizierten Wasserunternehmer gereinigt und desinfiziert wird / Techniker, bevor Sie Ihr Well-System warten.
Ein weit verbreitetes Missverständnis von Hausbesitzern ist, dass Chlor allein einen Brunnen reinigt, je mehr Chlor, desto besser. Chlor kann nur dann als wirksames Desinfektionsmittel verwendet werden, nachdem Ablagerungen und anderes Material aus dem Schacht entfernt wurden. Bei der Brunnenreinigung müssen Schmutzreste von der gesamten Länge des Brunnens entfernt werden, und es kann erforderlich sein, andere Komponenten des Brunnens zu reinigen, wenn dies von einem qualifizierten zertifizierten Vertragspartner verlangt wird.

Wenn Brunnen Pumpen altern, erhöhen sich die Betriebskosten.

Mit zunehmendem Alter einer Unterwassser-Pumpe reduziert sich die Förderleistung. Der Wirkungsgrad sinkt und damit steigen die Energiekosten. Dieser Alterungsprozess ist nicht aufzuhalten. Die Alterung der Pumpe, also der mechanische Verschleiß, wird von vielen Brunnenbetreibern weder bemerkt noch berücksichtigt.

Wenn die aktuelle Fördermenge dem Bedarf entspricht, ist der Brunnenbesitzer der Meinung, alles ist in Ordnung, es kommt genug Wasser, mit dem Brunnen ist alles OK. Also wo liegt dann das Problem?

Leider ist das ein Trugschluss, nur weil der Brunnen aktuell genug Wasser liefert, wird der reale, tatsächliche Verscheiß an dem Bauwerk Brunnen vom Betreiber oft nicht rechtzeitig erkannt.

Die die in der Regel langsam verlaufenden Verschleißprozesse an der Fördermaschine, also der Unterwasser-Pumpe und/oder dem Wasserfassungsbauwerk, also dem Schacht/Bohrloch mit seinem Brunnenausbau, werden von Laien aus Unwissenheit oft nicht rechtzeitig bemerkt.

Leider wird bei vielen Brunnen an der regelmäßigen Wartung gespart und der Brunnen bis zu einem drastischen Leistungsverlust oder sogar bis zum Totalausfall benutzt.

Deshalb sollte sich der Brunnenbetreiber rechtzeitig folgende Gedanken zu seinem Brunnen machen:

  • Brauchen Sie Ihr Wasser?
  • Als Trink-, Heiz-, Kühl-, Brauch- oder Produktionswasser?
  • Können Sie einen Tag, eine Woche oder einen Monat auf Ihr Brunnenwasser verzichten?
  • Haben Sie einen Reservebrunnen?
  • Haben Sie einen Pufferspeicher, also eine Zisterne oder Wassertank?
  • Wenn ein Pufferspeicher vorhanden ist, wie lange wird der Wasservorrat reichen?
  • Haben Sie eine Reservepumpe?
  • Wo liegt Ihr Brunnen?
  • Ist der Brunnen auch zugänglich?
  • Ist der Brunnen mit einem LKW Anfahrbar?
  • Haben Sie eventuell einen Stadtwasser Anschluss um den Ausfall des Brunnen zu kompensieren?
  • Reicht der Stadtwasser Anschluss aus um die benötigte Wassermenge zu liefern?
  • Welche Kosten fallen bei der Verwendung von Stadtwasser an?
  • Wie viel Tage können Sie Stadtwasser verwenden bis die Kosten dafür hoher sind als die Wartung, Instandhaltung, Reinigung & Regenerierung Ihres Brunnen?
  • Was wissen Sie überhaupt über Ihren Brunnen?
  • Wann haben Sie sich das letzte Mal um den Brunnen gekümmert?
  • Habe Sie eine Brunnenakte mit relevanten Daten zum Ihren Bauwerk Brunnen?
  • Haben Sie eine Wasserecht für Ihren Brunnen und wie lang ist es noch gültig?
  • Halten Sie die genehmigte, jährliche Fördermenge ein oder überschreiten Sie diese? (Eine nicht genehmigte Überschreitung der Fördermenge kann zu erheblichen Kosten durch Strafzahlungsforderungen durch die untere Wasserbehörde führen!)
  • Haben Sie eine aktuelle Wasseranalyse bei Verwendung des Brunnens zur Trinkwasser Förderung?
  • Haben Sie einen Wartungsvertrag mit einem Brunnen Service Partner? Wenn nein, warum nicht?

Die relevanten Daten Ihres Brunnenbauwerkes sind:

  • Geologie an Brunnenstandort und Schichtenverzeichnis.
  • Wasserchemie
  • Wasserbiologie
  • Ausbauzeichnung des Brunnen mit alle relevanten Daten wie: Bohrdurchmesser, Bohrteufe, Ausbaumaterial, Lage der Filterstrecken und Schlitzweite, Lage Kiesschüttung sowie Körnungsgröße und Lage von Tonsperren,
    Ruhewasserspiel bei der Erstellung des Brunnen.
  • Unterlagen über die Brunnenentwicklung, Entsandungsprotokoll.
  • Absenkspiel mit Fördermenge bei Erstellung des Brunnen, Daten vom Pumpversuch.
  • Stromaufnahme mit Fördermenge bei Erstellung des Brunnen.
  • Verwendeter Pumpentyp bei Ursprung Pumpversuch.
  • Unterlagen über Brunnenüberwachung (Monitoring) wie regelmäßig erfasste Daten wie:
    – Ruhewasserspiel
    – Betriebswasserspiegel
    – Wasserchemie wie pH-Wert, Leitfähigkeit, Redox, O², Trübung, Wassertemperatur
    – Wasserbiologie
    – Fördermenge
    – Sandförderung
    – Stromaufnahme der Pumpe
    – Temperatur des Unterwassermotors
    – Betriebsregime des Brunnens, also kontinuierliche Förderung oder Ein- Ausbetrieb
    – Schaltzeiten bei Ein- Ausbetrieb
    – Pumpenwechsel
    – Durchgeführte Brunnenregenerierungen und Methode

Warum sind die Überlegungen zur Relevanz, also Bedeutung des Brunnen für den Brunnenbetreiber und der Verfügbarkeit von Wasser so wichtig?

In der Regel wird das Wasser aus dem Brunnen dringend benötig und es kann nicht darauf verzichtet werden. Bei Minderförderung oder Totalausfall drohen Mehrkosten durch erhöhten Stromverbrauch, Kosten des örtlichen Wasserversorgens für Ersatzwasser, Kosten durch Produktionsausfall, Kosten durch Ersatzheizung oder Kühlung, Kosten durch Ernteausfall, Kosten durch Ersatzbeschaffung.

Dazu kommt die rechtzeitige Verfügbarkeit von Brunnen Service Partnern, Brunnenbauern, Ingenieurbüros und Reparaturmaterial und Ausrüstungsteilen wie zum Beispiel Brunnenpumpen. Gute Service Fachfirmen haben normaler Weise gutgefüllte Auftragsbücher und nur wenig Ressourcen für Notfall Einsätze. Brunnenbauer, also Bohrfirmen sind in der Regel über Wochen und Monate voll ausgelastet und können kurzfristige Notfall Einsätze kaum bedienen. Dazu kommt, dass Behörden nicht gern zur Eile angetrieben werden wollen. Vor allem nicht wenn die Grundregeln der Betriebsführung der ordnungsgemäßen Wartung und Instandhaltung nicht beachtet oder ignoriert werden.
Auch die zuständige Überwachungsbehörde sollte als Servicepartner verstanden werden.

Ein Ersatzbrunnen ist bei Totalversagen eines Bestandsbrunnen, welcher erneuert werden muss, in der Regel erst in mehreren Wochen, wenn nicht sogar Monaten verfügbar. Dabei ist noch keine Zeit für die benötigten Genehmigungen der zuständigen Behörden mit eingerechnet. Gegebenenfalls sind sogar die alten Wasserrechte, mit oft hohen Fördermengen bedroht.

Die Lieferzeit für neue Brunnenpumpen kann bei größeren Fördermengen schnell ein oder zwei Wochen dauern. Pumpen mit kleinen Fördermengen sind bei den Herstellen und Großhändlern in der Regel Lagerware, aber Murfy’s Gesetzt gilt immer: Shit happens! Soll heißen: Die benötigte Pumpe ist gerade nicht verfügbar. Kabel wird auch benötigt. Und hoffentlich ist nicht gerade Wochenende, Feiertag, Streik oder Betriebsferien. Im Winter kann durch tiefe Temperaturen oder massiven Schneefall und Glätte ein Service Einsatz unmöglich werden.

Notwendige Regeneriermaßnahmen an einem Brunnen bedeuten mindestens einen Tag Produktionsausfall und können bis zu eine Woche dauern. Sollte dann noch die bakteriologische Unbedenklichkeit nachgewiesen werden müssen bevor der Brunnen in Betrieb geht, sind noch einmal mindestens drei Tage vergangen.

All diese Gedanken, Überlegungen und Hinweisen bedeuten nur eins, Kosten durch Betriebsausfall. Diese sind in der Regel von schlecht aufgestellten Brunnenbetreibern nicht eingeplant.

Die Alterung der Fördermaschine Brunnen Pumpe

In Wirklichkeit sind die Kostenvorteile einer Regelmäßigen Wartung und Instandsetzung ganz klar – aber nur dann, wenn der Brunnenbetreiber die richtigen Daten vor Augen hat.

Und es reicht nicht, das Typenschild der Pumpe zu überprüfen oder davon auszugehen, dass die Pumpenkennlinien der alternden Pumpe noch gültig sind.

Die Alterung von Brunnen kann durch Vergleich der aktuellen Ergiebigkeit des Brunnens, also Q/H- und Wirkungsgradkennlinien mit der Pumpenkennlinie verglichen werden, die bei der Herstellung des Brunnen und er Verwendetet Pumpe erstellt wurde.

Falls Sie nicht auf die erforderlichen Messwerte zugreifen können, hilft Ihnen Ihr Brunnen Service Partner gern weiter.

Schritt 1:

Notieren Sie die Pumpeninformationen und generieren Sie die ursprüngliche Pumpenkennlinie durch Datenblätter des Herstellers der Unterwasserpumpe.

Schritt 2:

Messen Sie Förderstrom (Q), Enddruck (H), Wasserstand und Leistung (P1) bei maximaler Pumpendrehzahl (wenn Sie einen Frequenzumrichter verwenden) wie folgt:

  1. Messen Sie bei geschlossenem Ventil (Ruhepegel). Bitte beachten Sie, dass die Pumpe nicht länger als 30 Sekunden mit Null-Förderstrom laufen darf. Messen Sie den Wasserstand bei Null-Förderstrom, wenn die Pumpe ausgeschaltet ist.
  2. Messen Sie bei verschiedenen Förderströmen, um weitere Kennlinienpunkte zu erhalten. (Benutzen Sie das Ventil, um den Förderstrom zu verändern.) Warten Sie zwischen den Messungen eine gewisse Zeit, damit sich der Absenkpegel verändern kann. Je mehr Punkte eingetragen werden, desto höher ist die Genauigkeit.
  3. Messen Sie bei vollständig geöffnetem Ventil (Absenkpegel).

Schritt 3:

Aus den Daten wird eine zweite Kennlinie zum Vergleich mit der ursprünglichen Pumpenkennlinie generiert. So lässt sich der Effizienzverlust der Brunnenpumpe, also der mechanische Verschleiß und Einsparpotenziale ermitteln.

  • Bei Pumpen, die fünf bis zehn Jahre oder noch älter sind, werden die Kosteneinsparungen so groß sein, dass es sich lohnt, die Pumpe zu demontieren und zu prüfen, warum sich der Wirkungsgrad verringert hat.
  • Wenn die Ursache eine Verstopfung oder ein Druckverlust durch eine Leckage oder mechanisches Versagen ist, kann eine einfache Reparatur oder Reinigung den Wirkungsgrad wieder auf ein optimales Niveau bringen.
  • Wenn das Alter der Pumpe und das Abfallen des Betriebspunkts zusätzliche Kosten unvermeidbar machen, sind Investitionen in eine neue Austauschpumpe erforderlich. Die Amortisationszeit ist oft überraschend kurz.

Winter Check für Brunnen und Pumpen

Die beste Zeit die Brunnenpumpe zu checken ist die Winterzeit. Nach Beendigung der Beregnungssaison ist Zeit für Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen.

Dann ist der Brunnen bei Beginn der Beregnungssaison Einsatzbereit. Hier sind die wichtigsten Tipps vom BPK Brunnen- und Pumpen Service für den Brunnencheck.

  1. Messung des elektrischen Wiederstandes des Motorkabels.
    Die Regelmäßige Überprüfung des Motors der Unterwasserpumpe durch Messung des Elektrischen Widerstandes ist wichtig um frühzeitig Veränderungen feststellen zu können und so einem Kurzschluss zuvor zu kommen.
  2. Messung der Förderleistung und des Absenkspiegels:
    Die Regelmäßige Überprüfung des Absenkspiegels im Pumpbetrieb gibt bei zunehmender Absenkung bei gleicher Förderleistung einen Hinweis auf eine zunehmende Brunnenalterung. Ab 10 % Leistungsrückgang sollte der Brunnen regeneriert werden um den Brunnen nicht nachhaltig zu beschädigen.
  3. Messung des Sandgehaltes:
    Eine Sandmessung gibt einen Hinweis auf fortschreitende Brunnenalterung. Die Sandförderung verstopft den Brunnen, verschleißt die Brunnenpumpe und ggf. die Steigleitung. Zusätzlich kann der Brunnen verlanden. Auch ggf. nachgeschaltete Wasserkessel und Wasserfilter werden verstopft.
  4. Überprüfung der Pumpe auf Ablagerungen:
    Wenn die Unterwasserpumpe ausgebaut ist kann anhand der Ablagerungen an der Pumpe und der Steigleitung auf den Alterungszustand des Brunnen geschlossen werden.  Stark reduzierte Einlauföffnungen der Brunnenpumpe können die Leistung der Pumpe Reduzieren und zum Totalausfall der Pumpe führen. Die Pumpe muss vor Einbau von außen und innen gereinigt werden. Der Motor muss elektrisch geprüft werden, bei zu hohen Widerstandswerten sollte der Motor getauscht werde.
  1. Inspektion des Brunnen mit Kamera auf Brunnenalterung:
    Mit einer Brunnenkamera kann der Brunnen von innen in Augenschein genommen werden. Dabei können Beschädigungen, Ablagerung, Verstopfungsgrad der Filterschlitze und die Verlandung des Brunnen erkannt werden. Wenn bei der TV Befahrung gleichzeitig gepumpt wird, kann auch ggf. erkannt werden wo eine Sandführung stattfindet.
  2. Säubern des Brunnenboden:
    Ablagerungen auf dem Brunnenboden müssen entfernt werden, vor allem wenn sie schon bis in die Filterstrecke reichen. Wenn ein Brunnen viele Ablagerungen auf dem Brunnenboden hat, kann das ein Hinweis auf zunehmende Brunnenalterung sein.
  3. Regenerierung des Brunnen durch Spülung:
    Nach 10% Leistungsverlust sollte die Regenerierung eines Brunnen begonnen werden, spätestens nach 20%, denn die Brunnenalterung nimmt erfahrungsgemäß exponentiell zu. Wenn die Brunnen ausreichend bemessen sind, können sie mit speziellen Verfahren zur Reaktivierung der Förderleistung gesteigert werden.
    Eine hydromechanische Reinigung kann folgendermaßen durchgeführt werden:
    Durch den Einsatz einer Hochdruckinnenspülung bei gleichzeitigem Abpumpen, werden die Filterschlitze im Brunnen effektiv gereinigt und Ablagerungen entfernt. Eine zusätzliche und noch effektivere Regenerierarbeit im Brunnen erfolgt mittels Hochleistungsentsandung HLE durch abschnittweises Abpumpen aus abgepackerten Bereichen bei gleichzeitigem Eintrag von Druckimpulsen. Dadurch können Materialbrücken im Kiesfilter und im Locker- und oder Festgestein aufgebrochen werden und abgefördert werden. Dieser Prozess wird durch eine kontinuierliche Sandmessung begleitet, wodurch der Regeneriererfolg sehr gut nachgewiesen werden kann. Abschließend wird der Brunnenboden ausgesaugt.
    Grundsätzlich sind mechanische Reinigungsverfahren den chemischen immer vorzuziehen, nur wenn es nicht anders geht kommt Chemie zum Einsatz!
  4. Reinigung der Steigleitung:
    Vor Einbau der Steigeleitung sollten Ablagerungen durch Reinigung der Leitung entfernt werden um den Reibungswiderstand zu reduzieren und eine zukünftige Verstopfung zu vermeiden.
  5. Leistungsmessung des Brunnens:
    Die Regelmäßige Überprüfung der Förderleistung gibt bei zunehmender Absenkung bei gleicher oder sogar abnehmender Förderleistung einen Hinweis auf eine zunehmende Brunnenalterung. Ab 10 % Leistungsrückgang sollte der Brunnen regeneriert werden um den Brunnen nicht nachhaltig zu beschädigen. Auch sollte die Ergiebigkeit des Brunnens ermittelt werden, damit die maximale Förderleistung bekannt ist.
  6. Überprüfung der Verbrauchsmengen:
    Wichtig ist die Ermittlung der benötigten Wassermenge. Sie sollte nicht größer sein als die Ergiebigkeit des Brunnen, sonst droht vorzeitige Brunnenalterung durch Überbeanspruchung. Wenn mehr Wasser benötigt wird muss ein zusätzlicher Brunnen gebohrt werden.
  7. Reinigung der Wasserleitung
    Nach Überprüfung des Brunnens sollte auch die Wasserleitung gespült werden um Ablagerungen zu entfernen.

Hier ist noch ein nützlicher Link zum Bundesumweltamt für private Brunnenbesitzer: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf