Offene Fläche, Durchmesser und Eintrittsgeschwindigkeit von Brunnenfiltern: So legen Sie den Filter für Ihre Ergiebigkeit aus

Brunnenfilter auslegen: offene Fläche (Formel, Tabelle), Durchlass je Meter bei 3 cm/s, 0,1-ft/s-Debatte, Durchmesser nach Pumpe und Aufstieg, Rechenbeispiel.

Von Serkan İnkaya, Mert Aytünür, Ümit Can Özer, ADEN Wedge Wire · 15. Oktober 2026 · 17 Min. Lesezeit

Offene Fläche, Durchmesser und Eintrittsgeschwindigkeit von Brunnenfiltern: die kurze Antwort

Bei einem Wickeldrahtfilter mit durchgehendem Schlitz (oft als Filter vom Johnson-Typ bezeichnet) gilt: offene Fläche (freie Eintrittsfläche) in % = Schlitzweite x 100 / (Schlitzweite + Kopfbreite des Drahtes). Zusammen mit dem Außendurchmesser ergibt sie das Durchlassvermögen je Meter Filter bei einer Eintrittsgeschwindigkeit von meist 3 cm/s (0,1 ft/s). Pumpengröße und Aufstiegsgeschwindigkeit bestimmen den Durchmesser; eine größere Bohrung bringt wenig zusätzliche Ergiebigkeit.

Nach offener Fläche und Durchlassvermögen je Meter wird in fast jeder Anfrage für Brunnenfilter gefragt, die wir erhalten, und recht oft schreibt die Ausschreibung 3 cm/s als harte Abnahmegrenze vor. Im Folgenden zeigen wir, wie wir einen Filter für ein Angebot auslegen und woher die 3-cm/s-Regel kommt. Das Rechenbeispiel am Ende lässt sich mit unserem Durchflussrechner nachrechnen.

Wie berechnet man die offene Fläche eines Brunnenfilters?

Bei einem Wickeldrahtfilter hängt die offene Fläche nur von zwei Größen ab: der Schlitzweite s und der Kopfbreite w des V-förmigen Drahtes. Die Formel lautet: offene Fläche in % = s x 100 / (s + w). Der Durchmesser geht nicht ein. Ein Schlitz von 1,0 mm mit einem 2,8 mm breiten Draht ergibt 1,0 x 100 / 3,8 = 26,3 %, ob der Filter nun 4 oder 16 Zoll groß ist.

Die Tabelle zeigt die offene Fläche (brutto) für unsere Standard-V-Draht-Profile. Die Kopfbreiten der Drähte sind: AW28 2,2 mm, AW34 2,8 mm, AW42 3,4 mm, AW50 5,0 mm.

Ein größerer Schlitz erhöht die offene Fläche schnell. Das ist ein Grund, warum eine Kiesschüttung nützlich ist: Sie erlaubt einen größeren Schlitz, als der Grundwasserleiter allein zuließe (siehe unseren Artikel zu Schlitzweite und Kiesschüttung). Ein breiterer Draht verringert die offene Fläche. Breiterer und höherer Draht wird gewählt, weil der Filter tiefer eingebaut wird und mehr Kollapsfestigkeit (Außendruckfestigkeit) braucht; in einem tiefen Brunnen wird also immer etwas offene Fläche gegen Festigkeit getauscht. Welches Profil ein Brunnen braucht, ist eine Projektberechnung für die Einbautiefe und das Einbauverfahren; Hintergründe zu den Profilen finden Sie in V-Draht-Profilgeometrie und Siebleistung.

Ihre eigene Kombination aus Schlitz und Draht können Sie im Offene-Fläche-Rechner ausprobieren.

Offene Fläche brutto und effektiv

Jeder Wert der offenen Fläche in einem Katalog, auch in unserem, ist ein Bruttowert. Ein europäischer Filterkatalog schreibt, dass Schlitze, die an der Kiesschüttung anliegen, immer teilweise durch die Körner verdeckt sind. Auch die Stützstäbe decken innen einen Teil der Schlitzlänge ab. Die effektive Eintrittsfläche im fertigen Brunnen ist deshalb kleiner als in der Tabelle, und zwar um einen Betrag, den niemand im Voraus angeben kann.

Tabellen zu offener Fläche und Durchlassvermögen nutzen wir deshalb, um Filter auf gleicher Grundlage zu vergleichen; eine Garantie für die Ergiebigkeit sind sie nicht. Die Ergiebigkeit eines Brunnens bestimmen der Grundwasserleiter, der Brunnenausbau und die Brunnenentwicklung. NEH fügt seinem eigenen Rechenbeispiel eine Bemerkung hinzu: Diese Berechnungen sind „eine Analyse der hydraulischen Eigenschaften des Filters selbst bei einer willkürlich gewählten Eintrittsgeschwindigkeit und berücksichtigen nicht die hydraulischen Eigenschaften des Grundwasserleiters“.

Wenn ein Angebotsvergleich zwei Filter gegenüberstellt, prüfen Sie, ob beide Werte der offenen Fläche mit derselben Formel und mit der tatsächlich angebotenen Drahtbreite berechnet wurden.

Durchlassvermögen je Meter

Das Durchlassvermögen ist der Förderstrom, den ein Meter Filter bei der Auslegungs-Eintrittsgeschwindigkeit durchlässt. In US-Einheiten gibt NEH es als gpm je Fuß = offene Fläche (in² je ft) x 0,31 an; dabei ist 0,31 der Wert 0,1 ft/s, umgerechnet in Gallonen pro Minute je Quadratzoll offener Fläche. In metrischen Einheiten lautet dasselbe:

Q (l/s je m) = pi x AD (m) x offene Fläche (Anteil) x v (m/s) x 1.000

Für einen Filter DN 250 (AD 273 mm), Schlitzweite 1,0 mm, Draht AW42 (offene Fläche 22,7 %) und v = 0,03 m/s:

Q = pi x 0,273 x 0,2273 x 0,03 x 1.000 = 5,85 l/s je Meter (ca. 21 m³/h je Meter). Die offene Fläche wird hier ungerundet verwendet (1,0 / 4,4 = 0,2273); mit dem gerundeten Wert 0,227 ergeben sich 5,84.

Mit Draht AW34 (26,3 %) ergibt derselbe Filter 6,77 l/s je Meter, mit einem 3,0 mm breiten Draht (25 %) 6,43 l/s je Meter. Der Durchflussrechner verwendet dieselbe Formel; seine Voreinstellung für Brunnen ist 0,03 m/s, und Sie können die Abdeckung durch die Stützstäbe abziehen, wenn Sie Stabbreite und Stützstabteilung kennen.

Gilt die Regel 0,1 ft/s (3 cm/s) für die Eintrittsgeschwindigkeit noch?

Die Eintrittsgeschwindigkeit ist die mittlere Geschwindigkeit des Wassers durch die Schlitzöffnungen, d. h. der Förderstrom geteilt durch die offene Fläche. Der traditionelle Grenzwert ist 0,1 ft/s, das sind 0,0305 m/s, in Europa auf 3 cm/s gerundet. NEH beschreibt ihn als Kriterium, nach dem die Geschwindigkeit „sich 0,1 Fuß pro Sekunde nähert, diesen Wert aber nicht überschreitet“, und schreibt, dass es in den meisten veröffentlichten Brunnenbaustandards steht. Dasselbe Kapitel merkt dann an, dass AWWA A100-06 keine maximale Eintrittsgeschwindigkeit für Filter mehr festlegt, weil Forschung und Versuche gezeigt haben, dass die zulässige Geschwindigkeit vom Grundwasserleiter, vom gesamten Brunnenausbau, von der angestrebten Leistung und von der Wasserbeschaffenheit abhängt.

Die veröffentlichten Positionen liegen recht weit auseinander:

NEH verknüpft den Geschwindigkeitsgrenzwert mit der Sandmenge, die in den Brunnen gelangt, mit dem Druckverlust im Filter und mit der Geschwindigkeit, mit der Inkrustation oder Korrosion fortschreiten. Die Gegenposition stellt beide Seiten in Frage: Sie berichtet minimalen Druckverlust bis ca. 1 m/s und sieht keinen nachgewiesenen Zusammenhang mit Korrosion oder Inkrustation. Im deutschsprachigen Raum wird der Wickeldrahtfilter selbst nach DIN 4900-2:2017 spezifiziert (die ältere DIN 4935 wurde 2017 zurückgezogen); der Wert von 3 cm/s stammt aus Bemessungspraxis und Katalogen.

In unseren Angeboten rechnen wir mit 3 cm/s, weil sowohl die US- als auch die europäische Tradition diesen Wert verwenden und er alle Bieter auf dieselbe Grundlage stellt. Wir weisen aber darauf hin, dass es sich um eine Auslegungskonvention handelt. Schreibt eine Ausschreibung 3 cm/s als Abnahmegrenze ohne Toleranz vor, werden Angebote schwer vergleichbar, weil sich Filterlänge und offene Fläche gegeneinander austauschen lassen.

Wie wählt man den Durchmesser eines Brunnenfilters?

Der Durchmesser wird in zwei Schritten gewählt: Zuerst muss die Pumpe in die Verrohrung passen, dann muss die Aufstiegsgeschwindigkeit im Filterrohr bei höchstens ca. 1,5 m/s bleiben. Ein unterhalb der Pumpe teleskopierter Filter braucht nicht den Pumpendurchmesser, muss aber trotzdem die gesamte Ergiebigkeit des Brunnens nach oben führen.

Für die Pumpe geben die Brunnenbauvorschriften des US-Bundesstaats Washington (WAC 173-160-211, Tabelle 3, im Einklang mit der klassischen Tabelle des US-Brunnenhandbuchs) Folgendes an. Die Spalte in l/s haben wir ergänzt.

Für eine Turbinenpumpe verlangt NEH eine Verrohrung, die bis zur tiefsten erwarteten Pumpeneinbautiefe mindestens 2 Zoll größer ist als das Pumpengehäuse.

Für den Filter ergibt die Grenze der Aufstiegsgeschwindigkeit einen maximalen Förderstrom je Innendurchmesser, Q max = 1,5 x pi x ID x ID / 4:

Der tatsächliche Innendurchmesser eines Wickeldrahtfilters hängt von der Drahthöhe und den Stützstäben ab; prüfen Sie ihn daher im Datenblatt, bevor Sie sich auf die letzten 5 % verlassen.

Bringt ein größerer Durchmesser mehr Wasser?

Nur wenig. NEH Tabelle 32-4 vergleicht Brunnen gleicher Tiefe in derselben Formation. Von 6 auf 12 Zoll steigt die Ergiebigkeit um etwa 10 %, von 12 auf 24 Zoll um etwa 13 %. Ausgehend von 6 Zoll ergeben sich folgende Zuwächse:

Der Rat von NEH: Um die Ergiebigkeit zu erhöhen, verlängern Sie den Filter, statt den Durchmesser zu vergrößern; eine doppelte Länge verdoppelt die Ergiebigkeit nahezu. Ein größerer Durchmesser bleibt dort nötig, wo die Grenze der Aufstiegsgeschwindigkeit oder die Eintrittsgeschwindigkeit es verlangt.

Wie lang sollte der Filter sein?

Die Filterlänge ergibt sich zuerst aus dem Grundwasserleiter und erst danach aus der Prüfung des Durchlassvermögens. NEH nennt diese Regeln:

• Gespannter (artesischer) Grundwasserleiter: die gesamte Mächtigkeit verfiltern und die maximale Absenkung oberhalb der Filteroberkante halten.
• Ungespannter Grundwasserleiter: das untere Drittel verfiltern und die Absenkung oberhalb der Filteroberkante halten. Etwa 85 % der möglichen Ergiebigkeit werden bei etwa 60 % Absenkung erreicht.
• Wird der Filter durch die Verrohrung teleskopiert, oben mindestens 5 Fuß (1,5 m) Vollwandrohr im Filterdurchmesser ansetzen, das in die Verrohrung hineinreicht, und den Spalt abdichten.
• Bei kleinen Brunnen ist ein kurzer Filter in einer groben Schicht besser als ein langer Filter in einer feinen.

Ein US-Filterhersteller warnt außerdem, dass das Verfiltern nur ausgewählter Abschnitte mit Vollwandrohr dazwischen ergiebige Teile des Grundwasserleiters absperren kann. Zeigt das Schichtenverzeichnis mehrere gute Schichten, verfiltern Sie alle.

Teilen Sie dann den Auslegungsförderstrom durch das Durchlassvermögen je Meter. Ergibt die Regel für den Grundwasserleiter einen längeren Filter als die Prüfung des Durchlassvermögens, fällt die Eintrittsgeschwindigkeit einfach niedriger aus. Verlangt die Prüfung mehr Filter, als der Grundwasserleiter aufnehmen kann, ändern Sie Schlitz, Draht oder Durchmesser, in dieser Reihenfolge.

Rechenbeispiel: 50 l/s aus einem ungespannten Grundwasserleiter

Angenommene Eingangsdaten: Zielergiebigkeit 50 l/s, ungespannter sandiger Grundwasserleiter mit 30 m grundwassererfüllter Mächtigkeit, Kiesschüttung ausgelegt wie in unserem Artikel zur Schlitzweite (Schlitz 1,0 mm). Für die Einbautiefe wird der schwerere Draht AW42 angenommen; das endgültige Profil wird projektbezogen geprüft.

Mit Draht AW34 bräuchte derselbe Filter 50 / 6,77 = 7,4 m; in beiden Fällen entscheidet also die Regel für den Grundwasserleiter. Denken Sie daran, dass 6-m-Stücke nicht in einen 20-Fuß-Container passen (Innenlänge 5,898 m); Stücke in Kisten sollten netto ca. 5,7 m oder kürzer sein, sonst geht der Filter in einen 40-Fuß-Container.

Dieselbe Prüfung in US-Einheiten findet sich in NEH: 400 gpm durch 10 ft Filter mit 0,040 Zoll Schlitzweite. Ein 8-Zoll-Filter mit 87 in² offener Fläche je ft ergibt 400 x 0,32 / 870 = 0,15 ft/s, zu hoch. Ein 12-Zoll-Filter mit 130 in² je ft ergibt 0,099 ft/s und besteht die Prüfung.

Häufige Fehler in Anfragen

• Offene Fläche für einen dünnen Draht und Kollapsfestigkeit für einen dicken angegeben. Beide Werte müssen zum selben Profil gehören.
• Tabellen zum Durchlassvermögen als garantierte Ergiebigkeit verwendet, obwohl es Bruttowerte zum Vergleichen von Filtern sind.
• Ein größerer Durchmesser gewählt, um mehr Wasser zu bekommen, obwohl mehr Filterlänge oder ein größerer Schlitz mehr bewirken würden.
• Aufstiegsgeschwindigkeit in einem kleinen Filter bei hoher Ergiebigkeit nie geprüft.
• Filterlänge nach der Stücklänge festgelegt, die auf den Lkw passt, statt nach dem Grundwasserleiter.

Senden Sie uns Ihre Zielergiebigkeit und Einbautiefe

ADEN Wedge Wire ist ein Hersteller von Spaltsieben mit Sitz in Istanbul, Türkei, und einem europäischen Büro in Sindelfingen, Deutschland. Senden Sie uns die Zielergiebigkeit, die Einbautiefe und das Schichtenverzeichnis oder die Siebanalyse; wir antworten innerhalb von 24 Stunden. Anschließend senden wir Ihnen die Auslegung (Durchmesser, Schlitzweite und Filterlänge) und das Berechnungsblatt zusammen mit dem Angebot. Auch eine Zeichnung oder ein Leistungsverzeichnis genügt als Ausgangspunkt. Nutzen Sie das Anfrageformular oder schreiben Sie an info@adenwedgewire.com.

Johnson Screens ist eine Marke ihres Inhabers. ADEN Wedge Wire steht in keiner Verbindung zu Johnson Screens. Die Bezeichnung „Johnson-Typ“ wird hier nur zur Beschreibung einer Filterbauart verwendet.

Häufige Fragen

Quellen

1. National Engineering Handbook Part 631, Chapter 32, Well Design and Spring Development (2010), USDA NRCS
2. Washington Administrative Code WAC 173-160-211, Table 3, Washington State Legislature
3. DIN 4900-2:2017, Brunnenfilter aus nichtrostendem Stahl, DIN