Große Tierbestände verbrauchen viel Wasser. Dafür sind tiefe Brunnen nötig. Welche Pumpen sich dafür eignen und was Sie bei Installation und Betrieb beachten sollten, erklärt Wilfried Brede, Serviceteam Alsfeld.
Die wochenlange Dürre hat den Grundwasserspiegel mancherorts bedrohlich absinken lassen. Zugleich müssen immer größere Tierbestände mit frischem Brunnenwasser versorgt werden. Für einen 1500er Maststall benötigt man an heißen Sommertagen beispielsweise täglich 13500 l Wasser. Hinzu können noch weitere Verbräuche kommen, z.B. für den Hochdruckreiniger.
Um die Wasserversorgung sicherzustellen, muss man entsprechende Wassermengen fördern. Dafür sind leistungsfähige Pumpen notwendig. Welche Systeme es gibt und wie sie funktionieren, zeigt die Übersicht 2 auf Seite S30.
Ab 9 m wird’s kritisch.
Kolben-, Kreisel- und Schneckenverdrängerpumpen sind außerhalb des Brunnens installiert. Meist stehen sie im Technikraum des Stalles und saugen von dort aus das Wasser aus dem Brunnen. Ihre Saughöhe ist aufgrund des Umgebungsluftdrucks auf 9 m begrenzt. Das bedeutet: Steigt der Abstand zwischen Pumpe und Wasserspiegel auf mehr als 9 m, reißt die Wassersäule ab.
Wenn der Brunnen tiefer ist, benötigt man Tiefbrunnenpumpen, die im Brunnenschacht hängen. Dank ihrer zylindrischen Bauform kann man sie in Schächte ab einem Durchmesser von 8 cm einbauen (siehe Übersicht 1).
Tiefbrunnenpumpen, auch Unterwasser- oder Tauchpumpen genannt, nutzt man für 40 bis 100 m tiefe Brunnen. Tiefer als 100 m darf man als Landwirt nur mit besonderen Genehmigungen bohren. Vorteil dieser tiefen Brunnen: Da das Wasser aus tieferen Gesteinsschichten kommt, ist die Wasserqualität besser als bei flachen Brunnen.
Von flachen Brunnen spricht man bis zu einer Tiefe von 12 m. Aus ihnen wird in der Regel Oberflächenwasser gezogen. Weil das Erdreich das Wasser noch nicht ausreichend filtriert hat, kann es verunreinigt sein, z.B. mit Coli-Keimen. Dieses Wasser verwendet man daher am besten nur zum Ställe reinigen. Möchte man es auch als Tränkwasser nutzen, sollte man auf die mikrobiologische Qualität achten und diese regelmäßig untersuchen lassen.
Pumphöhe entscheidend:
Bei der Auswahl der passenden Tiefbrunnenpumpe ist entscheidend, wie hoch sie das Wasser pumpen muss. Denn die Förderleistung und der Arbeitsdruck reduzieren sich, je höher das Wasser gepumpt wird. Damit die Pumpe die angestrebten Werte erreicht, braucht sie einen passenden Motor. Dabei spielt es eine untergeordnete Rolle, ob der Motor 1-phasig oder 3-phasig betrieben wird. Entscheidend sind die Motorleistung (kW) und das Drehmoment (daN).
Bei jeder Tiefbrunnenpumpe kann man mithilfe eines Diagramms auslesen, welche Wassermenge sie pro Stunde bei einer bestimmten Förderhöhe pumpen kann. Allerdings entsprechen die Werte aus dem Diagramm nur dann der Praxis, wenn das Rohr von der Pumpe zur Zapfstelle bzw. dem Druckbehälter nicht verengt ist. Der Durchmesser des Förderrohres muss also über denselben Querschnitt verfügen wie der Wasserabgang der Pumpe.
Druck genau berechnen!
Der Druck einer Tiefbrunnenpumpe reduziert sich pro 10 m Förderhöhe um 1 Bar. Beispiel: Bei einer Förderhöhe von 50 m benötigt man also einen Druck von mindestens 5,0 Bar. Soll zudem der Arbeitsdruck im Stall 2,0 Bar betragen, muss die Pumpe einen Druck von 7,0 Bar aufbauen.
In der Praxis entsteht ein zusätzlicher Druckverlust von ca. 30% durch Bögen, Reibung am Rohr etc. Auch das muss man berücksichtigen! In unserem Beispiel müsste die Pumpe dann bereits einen Druck von 9,1 Bar erzeugen.
Zudem ist es nicht gut, wenn Pumpen auf Dauer immer mit maximaler Leistung arbeiten müssen. Die beste Effizienz erreichen sie, wenn der benötigte Druck bei ungefähr 70 bis 80% vom Höchstdruck liegt. Daher rechnet man zur geplanten Druckleistung noch etwa 20% hinzu – in unserem Beispiel liegt der benötigte Druck letztlich also bei knapp 10,9 Bar.
Möglichst hoch aufhängen:
Beim Einbau einer Tiefbrunnenpumpe sollte man beachten, dass sie nicht im Bereich des Filterrohres hängt. In diesem Bereich tritt das Wasser in den Brunnen, weshalb das Brunnenrohr meist geschlitzt ist. Hier entstehen häufig Turbulenzen im Grundwasser. Dadurch kann es in Verbindung mit Luft zu Ausfällungen verschiedener Wasserinhaltsstoffe wie Calcium, Mangan oder Eisen kommen.
Besser ist es, wenn die Pumpe etwa einen Meter über dem Filterrohr hängt. Das verhindert Turbulenzen, und das an der Pumpe vorbeifließende Grundwasser umspült und kühlt den Motor.
Falls man die Pumpe unterhalb des Filterrohres einbaut, sollte man einen Saugschutzmantel installieren. Er gewährleistet, dass der Motor ausreichend gekühlt wird. Am besten ist es aber, wenn die Pumpe so hoch wie möglich im Brunnenrohr hängt. Denn wenn sie sich am Grund des Bohrloches befindet, wirbelt sie mehr Sand oder Schluff auf. Die feinen Körner sind wie Schleifpapier für die Pumpe. Für eine ausreichende Lebensdauer der Pumpe sollte daher der maximale Sandgehalt im Wasser 50 g/m3 nicht übersteigen.
Als Druckleitung für das geförderte Wasser wählt man ein flexibles Rohr aus Polyethylen aus. Der Durchmesser sollte dem Anschluss der Pumpe entsprechen, beispielsweise ein Zoll (32 mm).
Das Elektrokabel zur Stromversorgung des Motors fixiert man mit Kabelbindern am Rohr. Klebeband löst sich mit der Zeit und verstopft eventuell den Wassereinlass der Pumpe.
Sicherungsseil aus Kunststoff:
Wenn die Pumpe mit zugehörigem Rohr und Kabel etwa 30 kg wiegt und man sie per Hand aus dem Brunnenrohr ziehen muss, nutzt man am besten ein Sicherungsseil. Das Seil wird am Pumpenkopf befestigt.
Bei seiner Auswahl sollte man auf das richtige Material achten. So können beispielsweise Ösen oder Befestigungspunkte aus Messing in Verbindung mit Edelstahlseilen eine elektrolytische Korrosion nach sich ziehen. Sie können das Seil so stark schwächen, dass es reißt.
Eine sinnvolle Alternative sind geflochtene Kunststoffseile oder -leinen. Allerdings sollten die Seile über eine entsprechende Bruchlast von mindestens 500 kg verfügen, bei einem Durchmesser von 6 bis 8 mm.
Welche Druckregelung?
Wenn eine Brunnenpumpe mit einem offenen Austritt des Wassers arbeitet, z.B. bei offenem Enteisenungskessel, benötigt man keine Druckregelung. In diesem Fall kommt die Pumpe einzig mit einem An- und Ausschalter zurecht.
In der Regel soll die Tiefbrunnenpumpe aber automatisch anschalten, sobald der Druck in den Wasserleitungen sinkt. Hierfür ist ein Druckschalter wichtig.
Im Verlauf der Jahre haben sich die mechanischen Druckschalter in der Wasserversorgung bewährt. Sie lassen die Pumpe anlaufen, wenn ein eingestellter Mindestdruck unterschritten wird. In der Praxis beginnt die Pumpe bei einem Druck unter 3 Bar zu pumpen und wird z.B. bei 4 Bar wieder abgestellt. Sinnvoll ist es, ein Manometer zu installieren. Das vereinfacht die Einstellung.
Alternativ kommen inzwischen elektronische Druckschalter zum Einsatz. Sie sind jedoch nicht variabel einstellbar und schalten die Pumpe bei einem werkseitig festgelegten Druck ein. Von Vorteil ist die automatische Abschaltung der Pumpe, sobald kein Brunnenwasser nachfließt. Die elektronischen Druckschalter sind allerdings nicht für Hochdruckpumpen über 6 Bar am Wasserauslass geeignet.
Wasserschlag vermeiden:
Wichtig für den sicheren Betrieb einer Tiefbrunnenpumpe ist auch ein Rückschlagventil im Förderrohr. So fließt das Wasser nach dem Abschalten der Pumpe nicht bis zur Pumpe zurück. Das Ventil sollte im Förderrohr maximal 9 m über dem Wasserspiegel installiert werden.
Ist es höher eingebaut bzw. ist der Grundwasserspiegel deutlich gefallen oder ist das Rückschlagventil undicht, kann es zu einem sogenannten Wasserschlag kommen. Dabei handelt es sich um ein Teilvakuum im Förderrohr. Läuft nun die Pumpe erneut an, füllt das Wasser das Vakuum mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit. Dabei drückt das Wasser gegen das geschlossene Rückschlagventil und gegen die Wassersäule in der Rohrleitung. Das verursacht einen heftigen Druckstoß (Wasserschlag).
Abhängig von der Heftigkeit können dadurch Rohrleitungen oder Rohrverbindungen brechen. Zudem kann die Tiefbrunnenpumpe beschädigt werden. Daher sollte bei einem Wasserschlag die Anlage umgehend abgeschaltet werden und der Brunnenbauer das Problem beheben.Kontakt:
regina.imhaeuser@topagrar.com
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Große Tierbestände verbrauchen viel Wasser. Dafür sind tiefe Brunnen nötig. Welche Pumpen sich dafür eignen und was Sie bei Installation und Betrieb beachten sollten, erklärt Wilfried Brede, Serviceteam Alsfeld.
Die wochenlange Dürre hat den Grundwasserspiegel mancherorts bedrohlich absinken lassen. Zugleich müssen immer größere Tierbestände mit frischem Brunnenwasser versorgt werden. Für einen 1500er Maststall benötigt man an heißen Sommertagen beispielsweise täglich 13500 l Wasser. Hinzu können noch weitere Verbräuche kommen, z.B. für den Hochdruckreiniger.
Um die Wasserversorgung sicherzustellen, muss man entsprechende Wassermengen fördern. Dafür sind leistungsfähige Pumpen notwendig. Welche Systeme es gibt und wie sie funktionieren, zeigt die Übersicht 2 auf Seite S30.
Ab 9 m wird’s kritisch.
Kolben-, Kreisel- und Schneckenverdrängerpumpen sind außerhalb des Brunnens installiert. Meist stehen sie im Technikraum des Stalles und saugen von dort aus das Wasser aus dem Brunnen. Ihre Saughöhe ist aufgrund des Umgebungsluftdrucks auf 9 m begrenzt. Das bedeutet: Steigt der Abstand zwischen Pumpe und Wasserspiegel auf mehr als 9 m, reißt die Wassersäule ab.
Wenn der Brunnen tiefer ist, benötigt man Tiefbrunnenpumpen, die im Brunnenschacht hängen. Dank ihrer zylindrischen Bauform kann man sie in Schächte ab einem Durchmesser von 8 cm einbauen (siehe Übersicht 1).
Tiefbrunnenpumpen, auch Unterwasser- oder Tauchpumpen genannt, nutzt man für 40 bis 100 m tiefe Brunnen. Tiefer als 100 m darf man als Landwirt nur mit besonderen Genehmigungen bohren. Vorteil dieser tiefen Brunnen: Da das Wasser aus tieferen Gesteinsschichten kommt, ist die Wasserqualität besser als bei flachen Brunnen.
Von flachen Brunnen spricht man bis zu einer Tiefe von 12 m. Aus ihnen wird in der Regel Oberflächenwasser gezogen. Weil das Erdreich das Wasser noch nicht ausreichend filtriert hat, kann es verunreinigt sein, z.B. mit Coli-Keimen. Dieses Wasser verwendet man daher am besten nur zum Ställe reinigen. Möchte man es auch als Tränkwasser nutzen, sollte man auf die mikrobiologische Qualität achten und diese regelmäßig untersuchen lassen.
Pumphöhe entscheidend:
Bei der Auswahl der passenden Tiefbrunnenpumpe ist entscheidend, wie hoch sie das Wasser pumpen muss. Denn die Förderleistung und der Arbeitsdruck reduzieren sich, je höher das Wasser gepumpt wird. Damit die Pumpe die angestrebten Werte erreicht, braucht sie einen passenden Motor. Dabei spielt es eine untergeordnete Rolle, ob der Motor 1-phasig oder 3-phasig betrieben wird. Entscheidend sind die Motorleistung (kW) und das Drehmoment (daN).
Bei jeder Tiefbrunnenpumpe kann man mithilfe eines Diagramms auslesen, welche Wassermenge sie pro Stunde bei einer bestimmten Förderhöhe pumpen kann. Allerdings entsprechen die Werte aus dem Diagramm nur dann der Praxis, wenn das Rohr von der Pumpe zur Zapfstelle bzw. dem Druckbehälter nicht verengt ist. Der Durchmesser des Förderrohres muss also über denselben Querschnitt verfügen wie der Wasserabgang der Pumpe.
Druck genau berechnen!
Der Druck einer Tiefbrunnenpumpe reduziert sich pro 10 m Förderhöhe um 1 Bar. Beispiel: Bei einer Förderhöhe von 50 m benötigt man also einen Druck von mindestens 5,0 Bar. Soll zudem der Arbeitsdruck im Stall 2,0 Bar betragen, muss die Pumpe einen Druck von 7,0 Bar aufbauen.
In der Praxis entsteht ein zusätzlicher Druckverlust von ca. 30% durch Bögen, Reibung am Rohr etc. Auch das muss man berücksichtigen! In unserem Beispiel müsste die Pumpe dann bereits einen Druck von 9,1 Bar erzeugen.
Zudem ist es nicht gut, wenn Pumpen auf Dauer immer mit maximaler Leistung arbeiten müssen. Die beste Effizienz erreichen sie, wenn der benötigte Druck bei ungefähr 70 bis 80% vom Höchstdruck liegt. Daher rechnet man zur geplanten Druckleistung noch etwa 20% hinzu – in unserem Beispiel liegt der benötigte Druck letztlich also bei knapp 10,9 Bar.
Möglichst hoch aufhängen:
Beim Einbau einer Tiefbrunnenpumpe sollte man beachten, dass sie nicht im Bereich des Filterrohres hängt. In diesem Bereich tritt das Wasser in den Brunnen, weshalb das Brunnenrohr meist geschlitzt ist. Hier entstehen häufig Turbulenzen im Grundwasser. Dadurch kann es in Verbindung mit Luft zu Ausfällungen verschiedener Wasserinhaltsstoffe wie Calcium, Mangan oder Eisen kommen.
Besser ist es, wenn die Pumpe etwa einen Meter über dem Filterrohr hängt. Das verhindert Turbulenzen, und das an der Pumpe vorbeifließende Grundwasser umspült und kühlt den Motor.
Falls man die Pumpe unterhalb des Filterrohres einbaut, sollte man einen Saugschutzmantel installieren. Er gewährleistet, dass der Motor ausreichend gekühlt wird. Am besten ist es aber, wenn die Pumpe so hoch wie möglich im Brunnenrohr hängt. Denn wenn sie sich am Grund des Bohrloches befindet, wirbelt sie mehr Sand oder Schluff auf. Die feinen Körner sind wie Schleifpapier für die Pumpe. Für eine ausreichende Lebensdauer der Pumpe sollte daher der maximale Sandgehalt im Wasser 50 g/m3 nicht übersteigen.
Als Druckleitung für das geförderte Wasser wählt man ein flexibles Rohr aus Polyethylen aus. Der Durchmesser sollte dem Anschluss der Pumpe entsprechen, beispielsweise ein Zoll (32 mm).
Das Elektrokabel zur Stromversorgung des Motors fixiert man mit Kabelbindern am Rohr. Klebeband löst sich mit der Zeit und verstopft eventuell den Wassereinlass der Pumpe.
Sicherungsseil aus Kunststoff:
Wenn die Pumpe mit zugehörigem Rohr und Kabel etwa 30 kg wiegt und man sie per Hand aus dem Brunnenrohr ziehen muss, nutzt man am besten ein Sicherungsseil. Das Seil wird am Pumpenkopf befestigt.
Bei seiner Auswahl sollte man auf das richtige Material achten. So können beispielsweise Ösen oder Befestigungspunkte aus Messing in Verbindung mit Edelstahlseilen eine elektrolytische Korrosion nach sich ziehen. Sie können das Seil so stark schwächen, dass es reißt.
Eine sinnvolle Alternative sind geflochtene Kunststoffseile oder -leinen. Allerdings sollten die Seile über eine entsprechende Bruchlast von mindestens 500 kg verfügen, bei einem Durchmesser von 6 bis 8 mm.
Welche Druckregelung?
Wenn eine Brunnenpumpe mit einem offenen Austritt des Wassers arbeitet, z.B. bei offenem Enteisenungskessel, benötigt man keine Druckregelung. In diesem Fall kommt die Pumpe einzig mit einem An- und Ausschalter zurecht.
In der Regel soll die Tiefbrunnenpumpe aber automatisch anschalten, sobald der Druck in den Wasserleitungen sinkt. Hierfür ist ein Druckschalter wichtig.
Im Verlauf der Jahre haben sich die mechanischen Druckschalter in der Wasserversorgung bewährt. Sie lassen die Pumpe anlaufen, wenn ein eingestellter Mindestdruck unterschritten wird. In der Praxis beginnt die Pumpe bei einem Druck unter 3 Bar zu pumpen und wird z.B. bei 4 Bar wieder abgestellt. Sinnvoll ist es, ein Manometer zu installieren. Das vereinfacht die Einstellung.
Alternativ kommen inzwischen elektronische Druckschalter zum Einsatz. Sie sind jedoch nicht variabel einstellbar und schalten die Pumpe bei einem werkseitig festgelegten Druck ein. Von Vorteil ist die automatische Abschaltung der Pumpe, sobald kein Brunnenwasser nachfließt. Die elektronischen Druckschalter sind allerdings nicht für Hochdruckpumpen über 6 Bar am Wasserauslass geeignet.
Wasserschlag vermeiden:
Wichtig für den sicheren Betrieb einer Tiefbrunnenpumpe ist auch ein Rückschlagventil im Förderrohr. So fließt das Wasser nach dem Abschalten der Pumpe nicht bis zur Pumpe zurück. Das Ventil sollte im Förderrohr maximal 9 m über dem Wasserspiegel installiert werden.
Ist es höher eingebaut bzw. ist der Grundwasserspiegel deutlich gefallen oder ist das Rückschlagventil undicht, kann es zu einem sogenannten Wasserschlag kommen. Dabei handelt es sich um ein Teilvakuum im Förderrohr. Läuft nun die Pumpe erneut an, füllt das Wasser das Vakuum mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit. Dabei drückt das Wasser gegen das geschlossene Rückschlagventil und gegen die Wassersäule in der Rohrleitung. Das verursacht einen heftigen Druckstoß (Wasserschlag).
Abhängig von der Heftigkeit können dadurch Rohrleitungen oder Rohrverbindungen brechen. Zudem kann die Tiefbrunnenpumpe beschädigt werden. Daher sollte bei einem Wasserschlag die Anlage umgehend abgeschaltet werden und der Brunnenbauer das Problem beheben.Kontakt:
