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Tiefbrunnenpumpe

Es ist nicht so einfach zu erklären, was ein Tiefbrunnen eigentlich ist und warum denn dazu eine Tiefbrunnenpumpe benötigt wird. Für die Tiefe eines Tiefbrunnens gibt es keine gesetzliche, aber eine physikalische Vorgabe.

Die ersten in der Archäologie bekannten Brunnen entstanden vor rund 8000 Jahren. Über lange Zeit waren dies sogenannte Schöpfbrunnen, aus denen mittels eines Behälters Wasser geschöpft wurde. In Bezug auf die Tiefe wurden dabei durchaus Rekorde aufgestellt. Der tiefste Brunnen der Welt findet sich auf der Reichsburg Kyffhausen, besser bekannt als das Kyffhäuser Denkmal.

Die Erbauer trieben dort einen Brunnen unglaubliche 176 m durch Felsgestein in die Tiefe und dies zu einer Zeit, als nur Hammer und Meißel als Werkzeug zur Verfügung standen. Die Idee der Hubkolbenpumpe, mit der Wasser angesaugt werden kann, war bereits bei den Römern und Griechen bekannt, was den Brunnenbau wesentlich vereinfachte. Allerdings war diese Technik erst etwa ab dem 17. Jahrhundert so weit ausgereift, das damit rentable Brunnen gebaut werden konnten.

Gleichzeitig stellten die Brunnenbauer aber auch fest, dass sich Wasser nicht unbegrenzt ansaugen lässt. Das Problem nennt sich geodätische Saughöhe und die setzt sich aus den Faktoren Luftdruck, Dichte der Flüssigkeit sowie Fallgeschwindigkeit aufgrund Erdanziehung zusammen. Je höher der Luftdruck, desto tiefer kann angesaugt werden.

Aber selbst wer direkt am Meer lebt, wo der Luftdruck am höchsten ist, wird maximal aus etwa 10,3 m Tiefe noch Wasser ansaugen können. In Deutschland, das ein paar Hundert Meter höher liegt, ist bei rund 7,5 m Schluss. Die geodätische Saughöhe erlaubt schlicht nicht mehr, selbst wenn da richtig starke Saugpumpen eingesetzt werden.

Genau an diesem Punkt ist der Einsatz einer Tiefbrunnenpumpe notwendig, womit zugleich definiert ist, was ein Tiefbrunnen ist. Er definiert den Übergang von der maximalen Saughöhe einer Saugpumpe bei 7,5 m zur Tiefbrunnenpumpe, die fast unbegrenzt tief eingesetzt werden kann, denn sie arbeitet mit Druck und da lassen sich ganz andere Förderhöhen erzielen.

Ist dann eine Tauchpumpe zugleich eine Tiefbrunnenpumpe?

Bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit sind die meisten Tauchpumpen zugleich Tiefbrunnenpumpen, zumindest in Bezug auf die Fähigkeit, Wasser über eine Höhe von mehr als 7,5 m zu pumpen, allerdings sind sie für den Einsatz in einem Tiefbrunnen nicht zweckmäßig.

Tiefbrunnenpumpen sind spezialisiert

Die Tauchpumpe ist eher als Generalist konzipiert, die neben Klarwasser auch Schmutzwasser pumpt. Die Tiefbrunnenpumpe ist im Aufbau und in der Form darauf spezialisiert, möglichst effektiv Wasser aus einer Tiefe unter 7,5 m nach oben zu pumpen. Dabei sind die 7,5 m kein festgeschriebenes Gesetz.

Wenn zum Beispiel der örtliche Grundwasserspiegel schon bei 3 m beginnt, dann lässt sie sich auch bei 3 m einsetzen. Was sie gegenüber anderen Pumpen auszeichnet, ist neben weiteren Merkmalen ihre schlanke Bauform.

Tiefbrunnenpumpen werden als Rohrpumpen gefertigt und finden sich in folgenden handelsüblichen Durchmessern am Markt:

  • 2 Zoll = 5,08 cm Ø
  • 3 Zoll = 7,62 cm Ø
  • 3,5 Zoll = 8,89 cm Ø
  • 4 Zoll = 10,16 cm Ø
  • 5 Zoll = 12,7 cm Ø
  • 6 Zoll = 15,24 cm Ø

Diese Rohrform vereinfacht das Brunnenbohren. Statt wie im Mittelalter große Brunnenschächte ausgraben zu müssen, kommt heute die Fachfirma mit dem Brunnenbohrgerät, setzt das passende Bohrgestänge ein und bohrt so lange, bis eine Wasserführende Schicht erreicht wird.

Im Anschluss wird das frisch gebohrte Loch mit einem Stahlrohr oder heute eher mit einem PVC-Rohr ausgekleidet. Als fast letzter Akt wird daran anschließend die Tiefbrunnenpumpe versenkt und angeschlossen.

Für den eingangs erwähnten Burgbrunnen am Kyffhäuser-Denkmal benötigten die Brunnenbauer vermutlich über ein Jahrzehnt bis zur Fertigstellung. Ein moderner Tiefbrunnen ist üblicherweise an einem, höchstens an zwei Tagen fertig.

Wasser Wellen

Wie funktioniert eine Tiefbrunnenpumpe?

Vom Prinzip her ist eine Tiefbrunnenpumpe eine Strömungs- oder Kreiselpumpe. Allerdings muss die Tiefbrunnenpumpe nicht ansaugen, da sie ja in das Medium eingetaucht wird.

Zudem kommen in einer Tiefbrunnenpumpe mehrere hintereinander liegende Laufräder zum Einsatz, die in hoher Drehzahl rotieren. Dadurch wird das Wasser mehrstufig beschleunigt und nach oben gedrückt.

Ein am Pumpenausgang befindliches Rückschlagventil verhindert den Rückfluss des nach oben gedrückten Wassers und mindert den Druck der Wassersäule. Förderhöhen von über 100 m sind bei entsprechender Rohrleitung kein Problem.

Rein technisch gesehen stellt eine Verdrängerpumpe die bessere Pumpentechnik gegenüber der Strömungs- oder Kreiselpumpe dar.

Die Schwierigkeit ist jedoch, das Verdrängerpumpen nur in wirklich sauberen Medien dauerhaft funktionieren. Grundwasser führt immer etwas feinen Sand mit, der nicht komplett herausgefiltert werden kann, beziehungsweise würde ein so feiner Filter die Leistung der Pumpe zu stark beeinträchtigen, zumal dieser Filter ja auch gereinigt werden muss.

Dieser feine Sand würde die Innenwände und beweglichen Förderräder der Verdrängerpumpe recht schnell abschleifen, so dass sie ihre Dichtigkeit und damit ihre Leistung verliert.

Strömungs- oder Kreiselpumpen hingegen, deren Laufräder frei rotieren, haben mit ein bisschen Sand kaum Probleme.

Zusätzlich befinden sich bei vielen Tiefbrunnenpumpen die Wassereinlässe nicht am Boden, wo sich vermehrt Sand ansammelt, sondern die Einlässe sind etwa mittig an der Pumpe angebracht.

Was bringt eine Tiefbrunnenpumpe?

Die Gründe, sich einen eigenen Tiefbrunnen zuzulegen, sind sehr unterschiedlich. Die weitaus meisten Tiefbrunnen werden von Gemeinden und Kommunen zur Gewinnung von Frischwasser genutzt, aber auch landwirtschaftliche Betriebe setzen sie ein, um Grundwasser zur Beregnung von Feldern hoch zu pumpen.

Auch verarbeitende oder produzierende Unternehmen aus Gewerbe und Industrie nutzen eigene Tiefbrunnen, um Brauchwasser für ihren Betrieb kostengünstig zu erhalten.

Ob sich ein Tiefbrunnen für die private Nutzung lohnt, hängt von den Umständen ab. Nachfolgend beispielhaft die Leistungsdaten verschiedener Tiefbrunnenpumpen:

  • 2 Zoll = 18 l/min, Förderhöhe 50 m
  • 3 Zoll = 45 l/min, Förderhöhe 60 m
  • 3,5 Zoll = 125 l/min, Förderhöhe 80 bis 93 m
  • 4 Zoll = 50 l/min, Förderhöhe bis 140 m
  • 5 Zoll = 75 l/min, Förderhöhe 65 m
  • 6 Zoll = 110 l/min, Förderhöhe über 70 m

Wie aus diesen Beispielen zu sehen ist, sind die Förderleistungen der verschiedenen Tiefbrunnenpumpen nicht unbedingt vom Umfang abhängig, sondern vielmehr von der jeweiligen Konstruktion.

Die Peripherie einer Tiefbrunnenpumpe

Die Tiefbrunnenpumpe benötigt je nach Verwendungszweck weiteres Zubehör. So natürlich die Förderleitung, die in ihrem Durchmesser werkseitig auf die Leistungsdaten der Pumpe abgestimmt ist.

Ein geringerer, aber auch ein größerer Durchmesser führen nicht nur zu einer Verringerung der Fördermenge, daraus kann sich auch eine Überhitzung des Motors ergeben. Auch das Ablassseil ist wichtig, mit dem die Tiefbrunnenpumpe im Bohrloch versenkt wird.

Es sollte auf jeden Fall aus korrosionsbeständigem Edelstahldraht bestehen, denn üblicherweise werden Tiefbrunnenpumpen nur einmal jährlich gewartet, wenn überhaupt.

Natürlich kann die Pumpe im Notfall auch an der Zuleitung hochgezogen werden, wenn jedoch diese auch bricht, ist nicht nur die Pumpe, sondern der ganze Tiefbrunnen verloren.

Tiefbrunnenpumpen gibt es mit 230 V Wechselstrommotoren oder den leistungsfähigeren 400 V Drehstrommotoren.

Je nach Modell muss überirdisch ein entsprechender Anschluss vorhanden sein. Das bedarfsgerechte Ein- und Ausschalten der Tiefbrunnenpumpe kann automatisiert über einen Strömungs- oder Druckschalter erfolgen, wobei es ratsam ist, zusätzlich einen überirdischen Drucktank oder Druckkessel zu installieren.

Dieser Pufferbehälter verhindert, dass sich die Pumpe auch dann einschaltet, wenn nur wenige Liter Wasser benötigt werden.

Garten Rasen

Was sagt der Gesetzgeber zur Tiefbrunnenpumpe?

Die Nutzung von Wasser, das nicht aus dem kommunalen Leitungsnetz stammt, ob nun aus öffentlichen Bächen, Seen oder dem Grundwasser, wird von Bundesland zu Bundesland verschieden geregelt.

Das Anlegen eines Tiefbrunnens ist zumindest Anzeigepflichtig bei der unteren zuständigen Verwaltungsbehörde. In vielen Bundesländern aber auch Genehmigungspflichtig, vor allem in ausgewiesenen Wasserschutzzonen.

Grundsätzlich darf das mit einer Tiefbrunnenpumpe geförderte Wasser nur als Brauchwasser, nicht als Frisch- oder Trinkwasser verwendet werden.

Für die Zulassung zur Einspeisung als Trinkwasser muss der Nachweis geführt werden, dass das geförderte Wasser den Richtlinien zur Trinkwasserreinheit in Deutschland entspricht.

Fazit:

Für Kommunen, Landwirtschaftsbetriebe und Unternehmen ist die Nutzung der Tiefbrunnenpumpe ein probates Mittel, an praktisch jedem Standort Wasser bereitzustellen und zu nutzen.

Dem privaten Anwender stellt sich hier die Frage nach der Kosten-Nutzen-Rechnung. Im Einfamilienhaus mit Anschluss an die kommunale Trinkwasserversorgung ist ein zusätzlicher Tiefbrunnen vermutlich übertrieben, es sei denn, der Grundwasserspiegel liegt so hoch, dass sich die Kosten der Bohrung, etwa 60 Euro pro Meter, in Grenzen halten.

Aber auch dann sind die Installations-, Wartungs- und Teilekosten noch hinzuzurechnen. In den meisten Fällen ist beispielsweise eine Regenwasserzisterne inklusive Zisternenpumpe oder auch eine Grundwasserpumpe gegenüber der Tiefbrunnenpumpe die bessere Lösung.

 


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