145er Bohrloch zur Erkundung o.k.?

[Ralf Hofmann]

Hallo in die Runde,

für eine Grundwasser-Wärmepumpe möchte ich einen Saugbrunnen in unserem Garten bohren. Geplante Förderleistung gut 6.000 Liter pro Stunde.

Bisher bekannte Situation:
Unser Haus steht am Fuße eines Berges (Schiefer).
Der Garten, in dem die Bohrung für den Saugbrunnen entstehen soll, beginnt genau in dem Bereich, wo der Berg endet und die Ebene beginnt.
Die Ebene ist geologisch gesehen eine Flußaue, wir sind Luftlinie 90 Meter von einem Fluß entfernt und der Garten liegt 8 m oberhalb des Wasserspiegels des Flusses.

Aus den hessischen Geodaten habe ich folgende Bodenzusammensetzung entnommen:
Hydrogeologisch günstig
03K 1A — Auensedimente (silikatisch, mittlere-mäßige Durchlässigkeit)
03K 1B — Auensedimente (karbonatisch, mittlere Durchlässigkeit)
1.1.2 Auensediment, ungegliedert / Lehm, Sand, Kies
Grundwasser 10°C

Ich möchte gern erstmal eine Erkundungsbohrung machen, um ein Schichtenverzeichnis zu erstellen und den Grundwasserspiegel zu erkunden.
Außerdem möchte ich auch erstmal eine Wasserprobe ziehen und analysieren lassen.

Dazu habe ich einige Fragen:

Die Handbohrer mit beweglicher Schnecke werden gerade bei eBay von zwei polnischen Firmen angeboten, PWSAM und Drillpartner. Welcher Anbieter macht die besseren Bohrer?
Ich neige aktuell zu denen von PWSAM, könnt Ihr das bestätigen oder ist's egal wo man kauft?
Und dann gibt's ja noch RFC Handling System, Inh. Franz Roman. Bekommt man dort auch noch etwas oder hat Franz aufgehört? Im Netz ist von ihm ja nix mehr zu finden.

Ist für eine Erkundungsbohrung ein 145er Bohrer o.k., auch wenn ich bei Erfolg vorhabe, später ein 225er Mantelrohr zu setzen, damit um ein 115er Roh noch genug Filterkies passt?
Kann ich das 145er Loch ggfls. aufweiten oder muss ich gleich mit großem Durchmesser bohren?

Wie weit vom Fuß des Berges muss ich weg bleiben, damit ich nicht vor dem Grundwasser auf Fels oder Schiefer stoße?
Der Berg hat bei uns im Garten eine Neigung von geschätzt 30 - 40° und eine Deckschicht aus Erde von ein paar Metern, die große Bäume (15 m hohe Tannen) trägt.

Aufgrund der Situation mit dem Berg und dem Fluß in der Nähe hoffe ich, in etwa 5 m Tiefe auf Grundwasser zu stoßen. Ich muss aber sicher noch 5-6 m tiefer gehen, wenn ich 3 m Filterstrecke einbauen will, oder?

Gruß Ralf

[Plunschmeister]

Willkommen im Forum, Ralf!

Zum Bohrdurchmesser mit Filterkiesschüttung:
viewtopic.php?f=2&t=13

Für eine Erkundungsbohrung reicht auch ein kleinerer Bohrdurchmesser aus. Die polnischen Bohrer kenne ich leider nicht, besitze einen von RFC. Dieser bohrt gut im sandigen Boden, bei Lehm/Ton bleibt der Bohrkopf hängen.
Die einzelnen Gestänge-Verlängerungen werden mit Senkkopfschrauben verbunden. Bei den polnischen Bohrern liegen wohl die Schraubenköpfe außen am Gestänge.
Ein Aufbohren gestalten sich allerding auch beim RFC-Bohrer als schwierig. Grund hierfür ist die untenliegende starre Querschneide (Flacheisen), der Bohrer würde sich beim Aufbohren nicht zentrieren.

Ich würde Dir einen zweischneidigen Bohrer mit einer längeren Bohrschnecke empfehlen. Der Aufbau ist dann wie bei einem normalen Metallbohrer, diese zentrieren sich dann auch beim Aufbohren.

[burgenlaender]

"eine Grundwasser-Wärmepumpe möchte ich einen Saugbrunnen in unserem Garten bohren. Geplante Förderleistung gut 6.000 Liter pro Stunde."

Also ich hab von Brunnen jetzt nicht viel Ahnung, aber einen mit 6000 Liter / Stunde?? Respekt! und das Dauerhaft?
Da braucht alleine die Wasser-Pumpe doch mehr Strom, als eine Luft Wärmepumpe!

Für dein Vorhaben solltest Du dich an die Untere oder evtl. obere Wasserbehörde wenden.
Das ganze ist wohl genehmigungspflichtig.

Auch ist das ganze nicht gerade eine Günstige Variante.
Eine Luft Wärmepumpe ist da ein Schnäppchen!

[Thoralf]

N'Abend Burgenländer,

vor allem ist eine 50 kW¹ starke Lufwärmepumpe im tiefen Winter ein Schnäppchen, wenn Du bei -10 Grad Außentemperatur eine Arbeitszahl von knapp über 1 hast und mit irgendwas um 30+ kW elektrisch heizen musst. Oder wenn die Außeeinheit zufriert und mit Strom abgetaut werden muss.

Ich hatte für mich auch schon mal gerechnet, ob mein Brunnen für eine Grundwasserwärmepumpe ausreichend wäre. Die Rechnung ist eigentlich ganz einfach:
W = m * c * Delta T
P = m/t * c * Delta T
m/t = P / ( c * Delta T)

Für Delta T = 5 Grad, c = 4,18 kWs /(kg * K), P_thermisch = 20 kW und Arbeitszahl = 5 (aus 1 kW elektrisch werden 5 kW thermisch, also 4 kW elektrisch, 16 kW aus dem Wasser²) komme ich auf

m/t = 16 kW / (4,18 kWs /(kg * K) * 5 K)
m/t = 16 kW / 20,09 kWs/kg
m/t = 0,796 kg/s = 2800 kg/h = 2,8 m³/h

Zurück zum OP: Die Pumpenleistung für die o.g. 6 m³/h dürfte erträglich sein, irgendwas um 500 bis 600 W. Also irgendwas um 5...6 % der elektrischen Leistung der Wärmepumpe. Zum Beispiel mit solch einer Pumpe: https://product-selection.grundfos.com/ ... 1638693243 Hängt selbstverständlich von dem Leitungsquerschnitt und vom Durchflusswiderstand des Wärmetauschers ab. Aber letztendlich braucht man keinen Druck, sondern nur Durchfluss. Günstigstenfalls würde man die Pumpenleistung elektronisch regeln.

LG
Thoralf

¹ die von Ralf genannten 6 m³/h deuten auf irgendwas um 40 bis 50 kW hin
² an der Stelle muss ich eingestehen, dass ich nicht genau sagen kann, ob die durch die Antriebsleistung entstehende Wärme tatsächlich in den Heizkreis eingeht oder ob die volle Leistung aus dem Grundwasser kommen muss. Das würde sich auf die Berechnung der Wassermenge auswirken. Auf die Kosten der Energie nicht, weil, die kommt ja kostenlos aus dem Wasser.

[Ralf Hofmann]

Moin,

Zum Bohrdurchmesser mit Filterkiesschüttung:
viewtopic.php?f=2&t=13

vielen Dank für den Link, das werde ich berücksichtigen.

Für eine Erkundungsbohrung reicht auch ein kleinerer Bohrdurchmesser aus. Die polnischen Bohrer kenne ich leider nicht, besitze einen von RFC. Dieser bohrt gut im sandigen Boden, bei Lehm/Ton bleibt der Bohrkopf hängen.
Die einzelnen Gestänge-Verlängerungen werden mit Senkkopfschrauben verbunden. Bei den polnischen Bohrern liegen wohl die Schraubenköpfe außen am Gestänge.
Ein Aufbohren gestalten sich allerding auch beim RFC-Bohrer als schwierig. Grund hierfür ist die untenliegende starre Querschneide (Flacheisen), der Bohrer würde sich beim Aufbohren nicht zentrieren.

Ich würde Dir einen zweischneidigen Bohrer mit einer längeren Bohrschnecke empfehlen. Der Aufbau ist dann wie bei einem normalen Metallbohrer, diese zentrieren sich dann auch beim Aufbohren.

Alles klar, das mit dem Zentrieren hatte ich nicht bedacht.
Dann nehme ich für die Probebohrung einen 120er mit beweglicher Schnecke und wenn später aufgebohrt werden muss einen größeren (250er für 4 1/2" Brunnenrohr?) zweischneidigen Bohrer mit einer längeren Bohrschnecke, so müsste es gehen, oder?

Für die Probebohrung will ich mich noch nicht so 'rumquälen, beim 250er Durchmesser wird das dann bestimmt knüppelhart . . .

[Ralf Hofmann]

Moin burgenlaender,

Also ich hab von Brunnen jetzt nicht viel Ahnung, aber einen mit 6000 Liter / Stunde?? Respekt! und das Dauerhaft?
Da braucht alleine die Wasser-Pumpe doch mehr Strom, als eine Luft Wärmepumpe!

leider muss ein Altbau ohne Fußbodenheizung mit 500 qm beheizt werden, da brauche ich eine WP mit 20 kW Heizleistung.
Die schnorchelt sich dann auch schonmal 6 Kubikmeter durch wenn's kalt ist.
Mit Gas verbrauche ich 60.000 kWh im Jahr, das sind Größenordnungen wo's dann schon auf den COP ankommt auf lange Sicht gesehen.
Darum kommt eine Luftpumpe für mich nicht in Frage.

Für dein Vorhaben solltest Du dich an die Untere oder evtl. obere Wasserbehörde wenden.
Das ganze ist wohl genehmigungspflichtig.

Korrekt, so ist das. Die untere Wasserschutzbehörde hat mir schon die Auskunft gegeben, dass ich ein zertifiziertes Brunnenbauunternehmen brauche mit dem 120-1er Schein.
Ich suche derzeit noch, ich bekomme nur Absagen weil alle völlig überlastet sind.

[Ralf Hofmann]

Hi Thoralf,

Für Delta T = 5 Grad, c = 4,18 kWs /(kg * K), P_thermisch = 20 kW und Arbeitszahl = 5 (aus 1 kW elektrisch werden 5 kW thermisch, also 4 kW elektrisch, 16 kW aus dem Wasser²) komme ich auf

m/t = 16 kW / (4,18 kWs /(kg * K) * 5 K)
m/t = 16 kW / 20,09 kWs/kg
m/t = 0,796 kg/s = 2800 kg/h = 2,8 m³/h

danke für die Berechnung, genau das ist meine Kragenweite. Ich schaue gerade nach einer Grundwasser-WP der 22 kW-Klasse.

¹ die von Ralf genannten 6 m³/h deuten auf irgendwas um 40 bis 50 kW hin

Ich hatte erstmal großzügig gerechnet und dazu noch was an Sicherheit aufgeschlagen, damit der Brunnen länger hält.
Vielleicht hab' ich's auch übertrieben und 4-5 Kubikmeter Förderleistung reichen auch.

[burgenlaender]

Hallo!

Nun die Räumlichkeiten sind nicht die Norm, das ist natürlich eine Ansage.
ABER:
Luftwärmepumpen haben bei -10 Grad keinen Cop von 1 sondern 2,5-3

Dünn wird es bei - 15-20 Grad da ist dann Schluss mit Lustig.
Darüber musst Du dir aber auch keine Gedanken machen bei -15 grad vereist dein Brunnenrohr auch und muss elektrisch aufgeheizt werden.
Du senkst über längere Zeit die Umgebungstemperatur des Bodens ab und dann beginnen die gleichen Probleme.

Und wo haben wir denn länger - 15 grad

Ich würde bei den Dimensionen einfach über mehrere WP als Luft - Wasser-WP Nachdenken.
Lässt sich Elektrisch und auch Installationsmäßig besser aufteilen.

Und mit 500-600 Watt Pumpe brauchst Du wohl nicht antreten, Schau dir mal die Leistungskurve einer solchen Pumpe an!

Und bei dem Wärmebedarf ist natürlich klar das du keine Panasonic Auquarea mit 7 oder 9 kw brauchst, da musst Du schon zu Industrieanlagen greifen,

Es gibt auch noch Kaskaden-Schaltungen aber damit ab zum WP Fachmann, das ist zu speziell!

Und das wichtigste ist natürlich Dämmung, Dämmung, Dämmung!
Hatte ich schon erwähnt das Dämmung am besten hilft.

[Lumpi]

Nicht an jedem Bauwerk ist Dämmung die beste Wahl!!!

Ich glaube kaum, daß das Brunnenrohr bei -15°C vereisen wird. Es muß ja nicht bis direkt an die Erdoberfläche reichen. Von unten wird zudem "warmes" Wasser hoch gepumpt, welches ca 10°C über dem Gefierpunkt liegt.

Die Leistungskurve finde ich sogar schon recht passend. Den Leitungswiderstand sollte man eh möglichst gegen Null reduzieren. Die statische Höhe gleicht sich wieder aus. Bleibt eigentlich nur der Wärmetauscher als wirkliche Bremse.

[Ralf Hofmann]

Hi burgenlaender,

Darüber musst Du dir aber auch keine Gedanken machen bei -15 grad vereist dein Brunnenrohr auch und muss elektrisch aufgeheizt werden.
Du senkst über längere Zeit die Umgebungstemperatur des Bodens ab und dann beginnen die gleichen Probleme.

wieso sinkt denn die Bodentemperatur beim Zapfbrunnen ab? Ich dachte immer, das Gegenteil sei der Fall, weil ich im Winter dort dauerhaft Wasser mit 10° fördere, das wärmt doch bei Frost den Boden eher auf anstatt ihn abzukühlen.

Die Brunnenstube will ich auf jeden Fall gut dämmen und das Wasserrohr möglichst in 80 cm Tiefe zum Haus ziehen und dort von unten durch die Bodenplatte einbringen.