Was ist Umwälzbelüftung?


Die wissenschaftliche Grundlage für die Umwälzbelüftung liefern die Ergebnisse der Untersuchungen, die bereits im Juli 2015 durch das Institut für Fischerei der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft im Rahmen des Projekts "Der Sauerstoffgehalt in Karpfenteichen bei verschiedenen Belüftungsstrategien" durchgeführt wurden.

Hier wurde bei mit ca. 1m Tiefe recht flachen Versuchsteichen der Wasserkörper durch die von mit Netzstrom betriebenen mechanischen Belüftern verursachte Strömung durchmischt.
- 240W-Propellerbelüfter  für  200m² Teichfläche
- 840W-Schaufelradbelüfter für 1000 m² Teichfläche 


Quelle / Bildnachweis:
http://www.lfl.bayern.de/ifi/karpfenteichwirtschaft/148558/index.php
 
Als wesentliche Schlussfolgerung ergab sich aus dieser Untersuchung:

"Die Belüftung tagsüber hat daher bei Sonneneinstrahlung einen sehr guten Effekt auf die Sauerstoffgehalte im gesamten Karpfenteich während des ganzen Tages (24 h) und ist einer ausschließlichen Belüftung während der Nacht vorzuziehen."
 

Und wenn die zur Durchmischung des jeweiligen Gewässers eingesetzten Geräte eine ausreichende Umwälzleistung und dazu auch noch einen hohen Umwälzwirkungsgrad haben, nur dann können diese aufgrund ihrer geringen elektrischen Aufnahmeleistung tagsüber bei Sonnenschein allein mit Solarstrom, ohne Batteriespeicher und vom Stromnetz unabhängig betrieben werden.

Diese speziellen Anforderungen wurden bei der Entwicklung  unserer Umwälzbelüfter und bei den mit diesen ausgestatteten Belüftungssystemen  technisch konsequent umgesetzt! 

Schaufelradbelüfter Propellerbelüfter Solar Luftheber Aischgrund Höchstadt Oberle Linn Gerätebau

Die Sache mit dem Schichtungsverhältnis

Unseren bisherigen Erfahrungen nach funktioniert die Umwälzbelüftung tagsüber bei Sonnenschein am ehesten bei einer Wassertiefe von ca. 0,9 .... 1,2m. 
Das begründet sich chemisch-physikalisch dadurch, dass hier ein Wasserkörper mit einem bestimmten Schichtungsverhältnis "sauerstoffreich : sauerstoffarm" voll durchmischt wird. *)

Bei Wassertiefen über 1,5m kommen unsere "schwebenden" Umwälzbelüfter zum Einsatz. Diese werden mittels eines Gewichts und einer Ankerkette in einer bestimmten Höhenposition gehalten, so dass das Teichwasser nur bis zu einer Tiefe von ca. 1,2m durchmischt wird. 
Das darunter liegende, bei Volldurchmischung quasi toxisch wirkende sauerstoffarme bis sogar sauerstofflose Wasser wird somit so wenig wie möglich angerührt.

Bei der Umwälzbelüftung wird auch die thermische Schichtung eines Gewässers ganz oder teilweise aufgehoben. Infolge der  Durchmischung stellt sich in dem Wasserkörper die sogenannte Mischtemperatur ein.

Die Temperatur des durchmischten Wassers darf den obereren kritischen Bereich, in dem eine klare Veränderung des Verhaltens der Fische aufgrund der Temperatur beobachtet wird, nicht überschreiten!

Die Umwälzbelüftung eignet sich nach unseren bisherigen Erfahrungen daher am ehesten für wenig temperaturempfindliche Fischarten wie z.B. Karpfen, Zander u.ä. !

*) "So, if the euphotic zone of a pond is too small compared to the overall water depth, the effect of mixing might indeed be a negative one."
aus "
Diurnal stratification of oxygen in shallow aquaculture ponds in central Europe and recommendations for optimal aeration" in "Aquaculture 501 (2019) 482–487) )

Sauerstoff Temperatur Schichtung Sauerstoffmangel Umkippen

Was ist ein Unterwasser-Umwälzbelüfter 
mit integrierter Luftheberpumpe" ?

 

Unsere radial oder linear wirkenden Umwälzbelüfter (UWB) basieren auf dem Funktionsprinzip des hydropneumatischen Förderers, auch bekannt als Luftheberpumpe*), Mammutpumpe, Druckluftheber, H/P-Förderer oder airlift pump.

*) https://de.wikipedia.org/wiki/Luftheberpumpe


Die Umwälzbelüfter arbeiten unter der Wasseroberfläche, und sie sorgen mit ihrer Strömung in erster Linie für eine Umwälzung und Durchmischung des Teichwassers.

Diese Umwälzbelüfter tragen erst in zweiter Linie d.h. in einer vergleichsweise geringen Menge Sauerstoff aus der Umgebungsluft in das Teichwasser ein. Das ist bedingt durch ihre Bauart, ihre Baugröße, die hier verwendeten Tellerbelüfter und nicht zuletzt auch durch die Luftmenge, mit der die Tellerbelüfter aktuell nur beaufschlagt werden.
Die abolute Menge des eingetragenen Sauerstoffs lässt sich gegebenenfalls dadurch erhöhen, indem in einem Gewässer gleich mehrere UWB´s  eingesetzt werden.

Das in der integrierten Luftheberpumpe für die Bildung eines möglichst homogenen Wasser-Blasen-Gemisches ausschlaggebende Bauteil sind aus der Abwassertechnik stammende Belüftungselemente in Membranbauweise oder aus einem offenporigen Kunststoffmaterial. 

Die Umwälzbelüfter haben einen Steigrohrdurchmesser von 250 ... 400 mm. Dadurch werden ausreichend große Fördermengen und Strömungsgeschwindigkeiten erreicht, um bei kleinen Fischteichen mit einer Fläche von bis zu 1.000 m² kann so binnen weniger Stunden eine Volldurchmischung des gesamten Wasserkörpers erreicht werden. Bei mittelgroßen Fischteiche mit einer Fläche von bis zu ca. 4.000 m²  können die leistungsstarken Umwälzbelüfter eingesetzt werden, um speziell in der Nähe des Teichauslaufes (Mönch) den tieferen Bereich des Gewässers örtlich wirksam zu durchmischen.

Die erreichbare Fördermenge an Wasser so eines Umwälz-Belüfters liegt im Bereich von 50 ... 110 m³/h, je nach seiner Baugröße und bei einer Luftbeaufschlagung von jeweils 60 ... 120 l/min.

Die Regelung der Menge und der Austrittsgeschwindigkeit des geförderten Wassers erfolgt über die Luftmenge, mit der der Umwälzbelüfter beaufschlagt wird.

Der Förderwirkungsgrad unserer Umwälzbelüfter liegt rechnerisch im Bereich von 0,7 ... 0,8 m³/(W*h). 
Damit können also beispielsweise mit einem direkt mit Solarenergie betriebenen Linear-Membramkompressor mit einer Leistungsaufnahme von 125W bei 10 Stunden Sonnneschein am Tag 875 bis 1000 m³ Teichwasser an die Teichoberfläche gefördert werden.


Installiert werden diese Umwälzbelüfter bis ca. 1,3 m Wassertiefe normalerweise auf dem Teichboden stehend. 
Für Gewässer mit einer Tiefe von 1,5 ... 2 m ist auch eine "schwebende" Installation mittels einem Auftriebskörper, einer Kette und mit einem Gewicht als Anker vorgesehen.

 

Das am oberen Ende des Steigrohres unterhalb der Wasseroberfläche austretende Wasser wird über optional verfügbare Wasserabweiser (deflector) seitlich als horizontale Strömung in die Teichfläche hinein abgelenkt. 

Es ist davon auszugehen, dass die vollständig unter Wasser arbeitenden Umwälzbelüfter dazu beitragen, dass inbesondere bei hohen Temperaturen der Umgebungsluft vergleichsweise weniger Wasser verdunstet und dass weniger  Wärme aus der heißen Luft in das dazu kühlere Teichwasser eingetragen wird.


Bei sehr flachen Gewässern können wir gegebenenfalls eine  Sprudelbelüftung realisieren. Dabei greifen wir auf langlebige und wartungsarme HDPE-Tellerbelüfter mit einem sehr geringen Auslaßwiderstand zurück.

Unsere Umwälzbelüfter, mit ihrem auf die Anforderungen der Teichwirtschaft speziell abgestimmten Aufbau und ihren Funktionsmerkmalen, und auch Solar-Belüftungssysteme damit sind als Gebrauchsmuster geschützt. 

PondHawk® is a solar powered subsurface aeration system of  Linne industries

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