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BESGnREIBUNG Eine neuere Technik gestattet es, dem aus einem Versorgungsbrunnen
gewonnenen Grundwasser über eine Wärmepumpe Wärme zu entziehen und das kühlere Wasser
dem Erdreich über einen Schluckbrunen wieder zuzuleiten.
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Dabei sind Entnahme- und Schluckbrunnen sowie das gesamte System nach
den Jetzigem Stand der Technik so konstruiert, daß das gewonnene Wasser in mehreren
Bereichen des Systems mit Luftsauerstoff in Berührung kommen kann.
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So senkt sich der Wasserspiegel im Entnahmebrunnen während der Förderung
db und steigt bei reduzierter Förderung bzw. bei Föderungsstillstand wieder an,
so daß eine intensive Beruhrung des Wassers mit Luftsauerstoff stattfinden kann.
Besonders extrem treten der Wechsel von Neubildung und Auffüllung des Absenkungstrichters
bei intermittierendern betrieb des Brunnens auf. Bei Verwendung einer Saugparle
wird ein Eindringen des Luftsauerstoffs infolge des entstehenden Vakuumeffektes
bereits durch kleinste 13ndichtigkeiten möglich. Auch ist ein Eintritt von Luft
durch Undichtigkeiten am Brunnenkopf vor allen
Dingen des Entnamebrunnens
gegeben.
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Außer der Anreicherung mit Sauerstoff tritt bei der Wassergewinnung
aus dem Entnahmebrunnen eine Entspannung des gewonnenen Grundwassers auf.
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Sowohl diese Druckentlastung als auch die Berührung und Mischung des
Wassers mit Luftsauerstoff führen zu negativen Erscheinungen im gesamten System.
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So wird durch die Druckentlastung bewirkt, daß das Kohlensäuregleichgewicht
im Grundwasser unterschritten wird. Die noch verbliebene Kohlensäure reicht nicht
mehr aus, um die im Grundwasser gelösten Bicarbonate restlos in Lösung zu halten.
Letztere fallen teilweise als unlösliche Carbonate aus und führen zur Versinterung
des Entnahme- sowie des Schluckbrunnens. Außerdem treten Verstopfungen der Wärmepumpe
sowie Ablagerungen im Rohrleitungs- und Armaturensystem auf.
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Eine weitaus gravierendere Komponente, die zu einer extremen Herabsetzung
der Funktions- und Lebensdauer der Wärmegewinnungsanlagen oben beschriebener Art
nach dem bisherigen Stand der Technik führt, ist die Verockerung der Entnahme- und
Entsorgungsbrunnen sowie Verunreinigung des Systems durch Eisen- und Manganverbindungen.
Im unbeeinflußten Grundwasser gelöste Eisen- und Manganverbindungen fallen in Brunnennähe,
im Brunnen sowie im gesamten System infolge physikalischer, chemischer oder biologischer
Vorgänge als unlösliche Verbindungen aus und verstopfen alle Teile sowohl des Gewinnungs-
als auch vor allen Dingen des Entsorgungsbrunnens.
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Dabei spielt die chemische Verockerung infolge direkter Sauerstoffzufuhr
eine große Rolle.
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Der wie oben beschrieben in das System gelangte Luftsauerstoff wird
vom Grundwasser aufgenommen und durch Diffusion bis in größere Tiefen an die darunter
liegenden Strömungen weitergegeben.
Dabei kommt es zu einer Vermischung
der tieferen,sauerstoffreien, mit gelöstem zweiwertigen Eisen behafteten Grundwasserströmungen
und der sauerstoffhaltigen Ströme. Die Folge ist eine Oxydation des zweiwertigen
gelösten Eisen zum dreiwertigen unlöslichen bzw. des zweiwertigen gelösten Mangan
zum vierwertigen unlöslichen im Grundwasser und damit eine Verockerung i ischungsbereich.
Werden die Ablagerungen auf Grund eines hohen Eisen- und Mangangehaltes sehr groß,
so wachsen die Filterschlitze verstärkt zu, so daß kein Wasser mehr einfließen kann.
Weitere Verockerungen treten in der Wärmepumpe, der Förderpumpe sowie in dem gesamten
Rohr- und Armaturensystem auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden,
die geschilderten Ausfällungen zu verhindern und damit die Lebensdauer der Anlage
sowie die Intervalle etwaiger Regenerierungen zu verlängern.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Wärme aus Grundwasser,
bei dem das Wasser dem Grundwasser entnommen und nach dem Durchgang durch einen
Wärmeaustauscher (Wärmepumpe oder dgl.) dem Grundwasser wieder zugeführt wird und
besteht im wesentlichen darin, daß der Wasserumlauf unter Abschluß von der Außenluft
durchgeführt wird. Mit besonderem Vorteil kann dabei die Erfindung in der Weise
ausgestaltet werden, daß der Wasserumlauf unter einem möglichst konstanten Mindestdruck
durchgeführt wird.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung kann die Erfindung dabei
dadurch erfahren, daß der Druck des Wassers durch Steuerung des Auslaßwiderstandes
des Wassers im Schluckbrunnen eingestellt wird.
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Durch die Erfindung kann in dieser und ähnlicher Weise die Ausfällung
von unlöslichen Eisen- und Manganverbindungen in Form der chemischen Verockerung
infolge direkter Sauerstoffzufuhr eingeschränkt und die Bildung von unlöslichen
Carbonaten infolge Entspannung des Wassers verhindert werden. Es wird hierdurch
der
wesentliche Vorteil erreicht, daß die gesamte Anlage störungsfrei
arbeitet und in ihrer Funktions- und Lebensdauer verlängert sowie die Intervalle
evtl. notwendig werdender Regenerierungen der Anlage erheblich vergrößert werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine besondere Ausgestaltung von
Anlagen zur Ausnutzung der Wärme des Grundwassers, welche aus einem Gewinnungsbrunnen
sowie einem Schluckbrunnen unter Zwischenschaltung eines Wärmeaustauschers (Wärmepumpe
oder dgl.) bestehen.
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Eine derartige Anlage wird gemäß der Erfindung vorteilhaft in der
Weise ausgestaltet, daß Gewinnungsbrunnen, Schluckbrunnen und Wärmeaustauscher und
die Verbindungsleitungen gegen Luftzutritt abgedichtet sind. Vorteilhaft werden
diese Abdichtungen druckdicht ausgebildet.
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In vorteilhafter Weise kann eine Anlage nach der Erfindung im Gewinnungsbrunnen
eine als Druckpumpe ausgebildete Unterwasserpumpe für die Förderung des Wassers
aufweisen, wobei oberhalb dieser Unterwasserpumpe vorteilhaft ein Rückflußverhinderer
angeordnet ist. Ferner sind die Aufsatzrohre von Gewinnungs- und Schluckbrunnen
und die Verbindungsleitungen als Druckleitungen ausgebildet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung einer Anlage der Erfindung
kann dadurch geschaffen werden, daß dem unteren Ende des Aufsatzrohres des Schluckbrunnens
eine gegen das Aufsatzrohr abgedichtete und durch das Abgabefilter axial hindurchgeführte
Falleitung angeordnet ist, die unterhalb des Abgabefilters endet. Das Ende der Falleitung
ist dabei zweckmäßig mit einem regulierbaren Durchflußventil versehen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der
Patentansprüche und aus der Zeichnung ersichtlich in welcher eine Anlage gemäß der
Erfindung veranschaulicht ist und nachstehend im einzelnen beschrieben wird.
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Eine im Gewinnungsbrunnen 1 in einem Aufsatzrohr 2 (Druckleitung)
montierte
und gegen dieses abgedichtete Unterwasserpumpe 3, deren Ansaugöffnung unterhalb
der Pumpenabdichtung 4 wesentlich unter dem Grundwasserspiegel 5 in geringer Höhe
oberhalb der Filterstrecke 6 des Brunnens 1 angeordnet wurde, drückt das Grundwasser
in das Aufsatzrohr 2, das an seiner Oberkante am Brunnenkopf 7 luftdicht abgedichtet
ist. Die beim ersten Anfahren sich komprimierende Luft kann aus einem am Brunnenkopf
7 angeordneten Entlüftungsventil 8 entweichen. Der Brunnenkopf 7 ist weiterhin mit
einem Peilstutzen 9 sowie einer druckdichten Kabelstopfbuchse 10 für das Stromkabel
11 der Pumpe 3 versehen.
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Das Wasser durchströmt über einen Absperrschieber 12, ein Druckmanometer
13 sowie ein Thermometer 14 eine mit Gefälle zur Wärmepumpe 15 verlegte Druckleitung
16, gibt in der Wärmepumpe 15 einen Teil seiner Wärme ab und wird unter Druck ebenfalls
wieder über ein zweites Thermometer 14, ein Druckmanometer 17 und einen Absperrschieber
18 in einer Druckleitung 19 dem Entsorgungs-(Schluck-) brunnen 20 zugeführt. Dort
passiert es eine Absetz-und Fangvorrichtung 21 und fliebßf/ein als Druckleitung
ausgebildetes "Fallrohr" 20 und ein regulierbares Durchflußventil 23 in den Schlammfang
24 des Entsorgungsbrunnens 20. Über eine Filterpatrone 25 und das Brunnenfilter
26 gelangt das Wasser erneut in den Grundwasserträger.
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Das regulierbare Durchflußventil 23 wird dabei auf eine Druckstufe
eingestellt, die geringfügig über dem Druck liegt, den die Wassersäule erzeugt,
die durch den jeweiligen Grundwasserstand gebildet wird. Mit 27 ist ein Rückflußverhinderer
im Gewinnungsbrunnen 1 bezeichnet.
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Durch die absolute Abdichtung der Anlage und den ausschließlich druckregulierten
Austritt des Wassers in das Grundwasser ist ein steter Druck im System auch bei
Stillstand der Pumpe gewährleistet, so daß bei eventuell auftretenden Undichtigkeiten
höchstens Wasser aus der Anlage austreten, jedoch kein Luftsauerstoff in diese gelangen
könnte. Eine Entspannung des Wassers findet in keinem Bereich der Anlage statt,
so daß sowohl Versinterung
als auch chemische Verockerung infolge
Sauerstoffzufuhr auszuschließen sind.
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Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten
technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.