Grundwasser - Roßmann Erdwärme & Consulting GmbH

• Brunnen
• Wasser-Wasser Wärmepumpe
• Leistungsspektrum

Brunnen

Grundwasser ist unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde (Poren, Klüfte und dergleichen) zusammenhängend ausfüllt, unter gleichem oder größerem Druck steht, als er in der Atmosphäre herrscht, und dessen Bewegung durch Schwerkraft und Reibungskräfte bestimmt wird. Der Gesteinskörper, in dem sich das Grundwasser aufhält und fließt, wird als Grundwasserleiter bezeichnet.

Für unsere Trinkwasserversorgung ist das als Grundwasser vorliegende Wasser die wichtigste Quelle.
Der Erkundung und Erschließung von Grundwasser kommt daher in der Wasserwirtschaft nach wie vor eine bedeutende Rolle zu.

Bei der Festlegung möglicher Bohrbereiche für einen neuen Brunnen sind neben der hydrogeologischen und hydrochemischen Beurteilung des Grundwasserleiters selbst auch technische und wirtschaftliche Aspekte (Zufahrtmöglichkeiten zum Bohrpunkt, Anbindungsmöglichkeiten an das bestehende Versorgungsnetz etc.) sowie die langfristige Schützbarkeit des zu erschließenden Grundwassers zu berücksichtigen.

Für die erfolgreiche Planung, Ausschreibung und Erstellung eines neuen Brunnens ist eine erfahrene Bauleitung maßgebend. Die Ermittlung der Ergiebigkeit des Brunnens, die Beurteilung der Wasserqualität und die Festlegung des Einzugsgebietes bilden die Grundlagen für das durchzuführende Genehmigungsverfahren.

Erschließung von Grundwasser durch Bohrbrunnen

• Für den Eigenbedarf (Hausbrunnen)
• Für die wirtschaftliche Nutzung (Trinkwasserversorgungsanlage)
• Für die thermische Nutzung (Wasser-Wasser Wärmepumpe)
• Für Untersuchungszwecke (Grundwassermessstellen)

Schematische Darstellung eines Bohrbrunnens:

Der Grundeigentümer bedarf zur Benutzung des Grundwassers für den notwendigen Haus- und Wirtschaftsbedarf keiner Bewilligung der Wasserrechtsbehörde, wenn die Förderung nur durch handbetriebene Pump- oder Schöpfwerke erfolgt oder wenn die Entnahme in einem angemessenen Verhältnis zum eigenen Grund steht ( §10 Abs. 1 WRG).

In allen anderen Fällen sowie bei artesischen Brunnen ist zur Erschließung oder Benutzung des Grundwassers und zu den damit im Zusammenhang stehenden Eingriffen in den Grundwasserhaushalt sowie zur Errichtung oder Änderung der hierfür dienenden Anlagen die Bewilligung der Wasserrechtsbehörde erforderlich ( §10 Abs. 2 WRG).

Neben dem richtigen Ausbau des Bohrbrunnens sind vor allem die Wahl des geeigneten Bohrdurchmessers und des geeigneten Ausbaudurchmessers entscheidend. Weiters ist die Durchführung eines Pumpversuches und die Bestimmung der Ergiebigkeit für die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer des Brunnens von entscheidender Bedeutung.

Schon der Begriff Grundwasser macht deutlich, dass es sich hierbei um Wasser handelt, das dem unmittelbaren Einblick und Zugriff des Menschen durch überlagernde Gesteinsschichten entzogen ist. Um Grundwasser quantitativ und qualitativ zu untersuchen und der Nutzung zugänglich zu machen, ist es notwendig, dieses aufzuschließen, was üblicherweise durch Bohrungen erfolgt.

Die Erschließung von Grundwasser für die Erkundung und Untersuchung erfolgt über Grundwassermessstellen.

Geothermische Nutzung von Grundwasser:

Grundwasserwärmepumpenanlagen stellen eine Möglichkeit zur Nutzung oberflächennaher Geothermie dar und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur klimaschonenden und nachhaltigen Energiegewinnung.

Bei der thermischen Nutzung von Grundwasser wird dieses aus einem Entnahmebrunnen entnommen, in einem Wärmetauscher abgekühlt oder aufgewärmt und möglichst grundwasserstromabwärts wieder über einen Sickerschacht bzw. Schluckbrunnen in den Entnahmehorizont zurückgeführt.

Bei der Planung einer geothermischen Brunnenanlage muss zuerst einzelfall- und standortbezogen geklärt werden, ob sich der Untergrund für die Nutzung einer Grundwasserwärmepumpenanlage eignet, da die Untergrundverhältnisse (Gesteinseigenschaften, hydraulische Kennwerte, Grundwassereigenschaften, Grundwasserdargebot) kleinräumig stark variieren können. Liegen noch keine standortbezogenen Kenntnisse vor, müssen diese durch Unterlagenrecherchen (z. B. geologische Archive) und/ oder das Abteufen einer Erkundungsbohrung einschließlich Pumpversuch zusammengetragen werden.

Zur Beurteilung der Eignung eines Grundwasserkörpers müssen folgende Parameter bekannt sein:

Hydraulische Parameter wie:

• Ergiebigkeit
• Durchlässigkeitsbeiwert

Hydrochemische und physikalische Parameter wie

• Temperatur des Grundwassers
• Beschaffenheit des Grundwassers

Die Ergiebigkeit des Förderbrunnens muss eine Dauerentnahme für den Nenndurchfluss der angeschlossenen Anlage gewährleisten. Dies ist durch einen Pumpversuch nachzuweisen.
Pro 1 kW Verdampferleistung sind rund 0,25 m3/h Wasser notwendig – z. B. für ein Einfamilienhaus mit einer benötigten Heizleistung von 15 kW eine Förderrate von 1 l/s (3,6 m3/h).

Voraussetzung für die Abschätzung des thermisch veränderten Grundwasserbereichs sind die aus lokalen Erhebungen zu ermittelnde Richtung und Gefälle der Grundwasserströmung sowie der ermittelnde Durchlässigkeitsbeiwert.

Bei Förderung von eisen- und manganhaltigem Wasser ist mit Ausfällungen zu rechnen. Dieser Effekt wird durch die Grundwasserabsenkung bei der Entnahme und der Grundwasseraufwölbung bei der Rückführung des thermisch veränderten Grundwassers und den dadurch entstehenden Sauerstoffeintrag weiter verstärkt. Diese Ausfällungen können zu Verlegungen von Brunnenfiltern, Förderpumpen, Wärmetauschern und Versickerungsanlagen führen.

Die Entnahme des Grundwassers erfolgt in der Regel über Bohrbrunnen. Der Entnahmebrunnen ist so zu dimensionieren, dass eine sandfreie Wasserförderung gegeben ist. Weiters darf die Pumpe nicht im Filterrohrbereich eingebaut werden.

Die Rückführung des Grundwassers soll bevorzugt indirekt über Sickerschächte und nur in Ausnahmefällen direkt ins Grundwasser erfolgen.

Insgesamt ist die Brunnendimensionierung so zu gestalten, dass der von der Wärmepumpe benötigte Grundwasserzufluss bzw. die Grundwasserwiedereinleitung auch bei Spitzenlasten gewährleistet sind. Wichtig ist außerdem, dass unter Beachtung der Grundwasserfließrichtung Entnahme- und Schluckbrunnen ausreichend weit voneinander entfernt sind, um eine gegenseitige Beeinflussung (hydraulischer und/ oder thermischer Kurzschluss) und damit eine Verminderung der Wärmeentzugsleistung zu vermeiden.

Die Errichtung einer derartigen Anlage zur thermischen Nutzung von Grundwasser ist wasserrechtlich bewilligungspflichtig.

Wenn die Grundwasserqualität für den Betrieb einer derartigen Anlage nicht geeignet ist, sollten thermische Nutzungen des Grundwassers nicht erfolgen.

Leistungsspektrum

Roßmann Erdwärme & Consulting GmbH bietet Ihnen hierzu folgende Leistungen an:

• Erkundung von Grundwasservorkommen
• Beurteilung von Ergiebigkeit und Qualität
• Planung und Errichtung von Fassungsanlagen wie Brunnen und Quellen
• Planung und Errichtung von Brunnenanlagen zur geothermischen Nutzung
• Wasserrechtliche Genehmigungsverfahren
• Durchführung von Pumpversuchen
• Auswertung von Pumpversuchen
• Konzepte und Betreuung der Brunnensanierung
• Erkundung von Grundwasservorkommen
• Beurteilung von Ergiebigkeit und Qualität